研究揭示植物种子胚乳发育独立于胚胎发生

1月25日，The Plant Cell在线发表了武汉大学生命科学学院教授孙蒙祥团队的研究论文。该论文揭示植物种子的胚乳发育是一个自主发生的过程，独立于胚胎发生。

在被子植物中，种子通常由三种遗传背景不一样的结构组成，分别是合子胚（2n）、胚乳组织（3n）以及来源于母本的种皮组织（2n）。前人的研究已经表明胚乳的发育对胚胎发生是必要的，然而胚乳的发育是否依赖胚胎发生目前尚无定论。

该研究利用两个拟南芥单受精突变体（dmp8dmp9和gex2），详细观察了其产生的无胚种子中胚乳发育的整个进程。结果发现无胚种子中胚乳的起始分裂，早期核的迁移，游离核的分布以及胚乳细胞化都能正常完成，与野生型的相应过程相似。此外胚乳特异的标记基因也表达正常。因此证实胚胎的存在对于胚乳的发育不是必需的。

在拟南芥中，胚乳最终会降解，为胚胎提供养分。当缺少胚胎时，胚乳的讲解过程仍会正常启动，尽管与野生型相比速度要慢得多。为了进一步探究胚乳细胞程序性细胞死亡的起始是否依赖胚胎发生，该研究组检测了胚乳细胞核DNA片段化的情况，发现在无胚种子中，胚乳细胞程序性死亡信号的呈现模式与野生型相同，同时几个胚乳分解或细胞程序性死亡的标记基因的表达水平在无胚种子中无明显变化，从而进一步证实了胚乳降解的起始也是一个独立发生的过程，不需要来自胚胎的任何信号。

团队还观察了不同受精类型的种子中，种皮发育的情况。在没有胚乳的情况下，种皮发育没有启动。相反，种皮在没有胚的情况下能够正常发育。因此，种皮发育的启动主要取决于胚乳，而不取决于胚胎。基于这些结果，作者提出了胚乳在种子发育中的中心作用。这些结果厘清了种子发育机制的认识误区，为进一步剖析胚胎、胚乳和种皮之间的复综错杂的关系提供了新的观点，也为农业生物技术中无融合生殖种子的构建提供了理论基础。

相关论文信息：https://doi.org/10.0.4.69/plcell/koab007

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