日本名古屋大學(xué)的一組科學(xué)家使用專門的顯微技術(shù)觀察了擬南芥植物的內(nèi)部繁殖過程。他們的研究結(jié)果發(fā)表在EMBO 報告上，揭示了雌花選擇性吸引單個雄花背后的機制。這些發(fā)現(xiàn)提供了可能有助于優(yōu)化種子生產(chǎn)和改進農(nóng)業(yè)育種實踐的見解。
被子植物，通常稱為開花植物，有雄性和雌性生殖器官。在植物繁殖過程中，當(dāng)運輸雄配子的花粉粒落在另一朵花的柱頭上時，它就會啟動花粉管的形成。該管延伸穿過花柱并進入卵巢，使精子細胞能夠到達卵子和胚珠中的中央細胞進行受精。
為了更好地理解這一過程，研究人員使用雙光子顯微鏡創(chuàng)建了一種獨特的顯微技術(shù)。主要作者水田洋子 (Yoko Mizuta) 表示，三年的努力就像一次旅程。 “它涉及精密的樣品處理技術(shù)和條件優(yōu)化，例如激發(fā)波長，以實現(xiàn)花朵的深度成像，”她解釋道。
利用他們的技術(shù)，研究小組首次觀察到活雌蕊內(nèi)多個花粉管的伸長及其對雌性組織的獨特吸引力。這使得他們能夠識別母體組織發(fā)出的信號，通過引導(dǎo)花粉管沿著雄蕊組織伸長并到達受精部位來吸引花粉管。這是能夠精確管理一對一花粉管引導(dǎo)的信號。
一對一的花粉管引導(dǎo)是植物繁殖的關(guān)鍵過程，涉及花粉管到單個胚珠的精確導(dǎo)航。這種機制通過促進胚珠和單個花粉管之間的特異性耦合來確保被子植物的成功受精。
除了促進個體之間吸引力的信號之外，水田和她的同事還驚訝地發(fā)現(xiàn)了排斥信號。該信號在吸引花粉管時發(fā)出，阻止進一步吸引其他花粉管。除了防止多個精子使同一個胚珠受精的 45 分鐘阻斷過程外，排斥信號還會將被拒絕的追求者引向其他未配對的胚珠。
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