中國科學(xué)院植物研究所王銀正博士領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，Chirita pumila的柱頭會發(fā)生運(yùn)動。這種運(yùn)動與柱頭對水的敏感性直接相關(guān)。通過更深入的解剖研究，研究小組觀察到，在吸水后，一種特定的細(xì)胞類型(約占柱頭體積的一半)會發(fā)生顯著的膨脹。這種細(xì)胞擴(kuò)張對于柱頭的伸展-收縮運(yùn)動是不可或缺的。這些新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞被命名為“收縮細(xì)胞”。
收縮細(xì)胞的特征
研究小組通過冷凍掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，收縮細(xì)胞充滿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，細(xì)胞核被擠壓到邊緣，而薄壁細(xì)胞主要由大的中央空泡組成。吸水后，收縮細(xì)胞大大伸長到八倍以上，仍然充滿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
這說明網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是水敏的主要機(jī)制，即網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)吸水膨脹帶動收縮細(xì)胞伸長，產(chǎn)生柱頭運(yùn)動。CLSM顯示FM4-64熒光信號在薄壁細(xì)胞中從質(zhì)膜遷移至液泡膜，但收縮細(xì)胞中無液泡膜信號，紅、綠不同波長下的弱信號顯示細(xì)胞有較大的伸長。收縮細(xì)胞。
收縮細(xì)胞中不存在液泡，這證實(shí)了吸水膨脹的水敏物質(zhì)是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而不是液泡。
TEM和熒光信號分析顯示，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和顆粒核糖體引起的，與薄壁細(xì)胞完全不同。RNA -seq分析表明，縮窄細(xì)胞的表達(dá)譜與實(shí)質(zhì)細(xì)胞的表達(dá)譜顯著不同。
柱頭葉片側(cè)視水敏實(shí)驗(yàn)。在水的刺激下，柱頭片迅速而有力地彎曲，這對兩個(gè)粘附的花藥提供了強(qiáng)大的壓力。圖片來源：中國科學(xué)出版社
通過實(shí)地觀察，作者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該植物的柱頭呈現(xiàn)出雙向的開合彎曲運(yùn)動，收縮細(xì)胞隨著濕度的變化驅(qū)動柱頭晝夜節(jié)律。另外，柱頭運(yùn)動在兩個(gè)柱頭裂片之間留下一條連接花藥間隙的花粉通道，不斷擠壓花藥，迫使花粉通過這個(gè)通道直接到達(dá)柱頭的接受面。
因此，柱頭的移動將基于昆蟲異花授粉的花卉系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閲?yán)格的自花授粉系統(tǒng)。這種涉及從異型雜交到主要自花授粉的轉(zhuǎn)變的繁殖策略可能是由于昆蟲異花授粉的不確定環(huán)境而進(jìn)化的，Chirita pumila 出現(xiàn)在其中，并且代表了一種新的繁殖保證的近端機(jī)制。
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