福建农林大学秦源教授团队取得大孢子母细胞研究新进展

近日，国际知名学术期刊《Current Biology》在线发表福建农林大学秦源教授团队题为“Brassinosteroid signaling regulates female germline specification in Arabidopsis”的研究论文。此项研究揭示了油菜素内酯信号通路调控大孢子母细胞特化的分子机制。

 

 

 

生殖系细胞的形成和分化是有性生殖的首要前提，也是发育生物学家和进化生物学家关注的关键科学问题之一。植物雌性生殖系细胞是从雌蕊胚珠原基体细胞分化而来的。雌蕊胚珠形态结构的变化与植物系统进化息息相关，是植物进行系统分类的重要依据之一。大孢子母细胞（megaspore mother cell, MMC）是有花植物分化出的第一个雌性生殖系细胞，它起源于胚珠原基的一个远端珠心亚表皮细胞，该细胞通过伸长膨大形成孢原细胞，并进一步特化形成大孢子母细胞，从而进入生殖细胞系发育进程，最终发育形成雌配子体，为植物提供受精的场所。植物激素在植物发育的生理过程中起着关键作用。然而，关于植物激素在大孢子母细胞特化过程中的作用知之甚少。以拟南芥为模型，我们发现油菜素内酯（BR）的生物合成基因和信号转导基因在胚珠原基的孢子体细胞中积累，在表皮L1层细胞表达最高，但在大孢子母细胞中不表达。我们进一步证明，BR信号通过短暂激活WRKY23转录因子，限制胚珠原基远珠心区的多个亚表皮细胞获得MMC细胞命运，而且WRKY23转录因子仅在与MMC相邻的L2层细胞中特异表达。这种激活受到BRI1受体和BZR1转录因子家族的直接调节。胚珠原基的孢子体细胞中BR生物合成或信号转导相关基因的突变以及BR信号的异位激活可诱导多个MMC细胞形成。总之，该发现阐明了孢子体胚珠原基细胞中产生的BR信号提供位置信息调控大孢子母细胞特化的分子机制。

 

 

 

福建农林大学生命科学学院蔡汉阳老师和德国雷根斯堡大学博士生刘丽萍为该论文的共同第一作者。福建农林大学生命科学学院秦源教授为该论文的通讯作者，德国雷根斯堡大学Thomas Dresselhaus教授也参与该项工作。福建农林大学生命科学学院为第一单位。该研究成果得到国家自然科学基金，以及广西特聘专家项目的资助。