Development-林文慧课题组发现胚珠原基不同时起始的调控过程的新机制

      种子是高等植物繁衍后代的重要生殖器官，种子的数量和重量对农作物的产量具有决定性影响。胚珠是种子的前体，胚珠的数量决定了种子的数量的最大可能性，胚珠的发育也直接影响雌配子体发育、受精过程以及合子发育，并最终影响种子的产量。研究胚珠的起始和发育不但是植物生殖生物学的重要科学问题，在农业生产上也具有潜在的应用价值。虽然已经报道了大量的转录因子、激素等调控因子参与调控胚珠和雌配子的发育过程。但是，对于胚珠原基的详细起始过程知之甚少。

      林文慧课题组近日在Development上发表了题为在线发表了一篇题为“Asynchrony of Ovule Primordia Initiation in Arabidopsis”的研究论文，解释了胚珠原基起始的动态过程及调控机制。

      该研究使用干涉相差显微镜（DIC）和扫描电镜（SEM）观察了胚珠原基起始的发育过程，将胚珠起始的时期根据胚珠原基的数目和大小进行了详细的划分和描述，发现同一条胎座上的胚珠大小是不同的，并且最初的胚珠原基起始于胎座的中下部，并且通过不同的标记基因，如CUC3，PIN1，R2D2在胚珠起始过程中的表达模式分析印证了这一结论：胚珠原基是不同时起始的，主要分为两批起始。进一步通过不同胚珠发育过程中的标记基因(WUS, KNU, FM1)的表达模式证明胚珠原基的不同时起始会导致胚珠在后期发育过程中的不同步。

      生长素在原基起始的过程中发挥重要的功能，该研究也详细观察了胚珠原基起始过程中生长素极性运输蛋白PIN1的定位及生长素的动态分布，当使用生长素极性运输抑制剂NPA处理胚珠原基起始时期的雌蕊时会导致新的胚珠原基不能起始，已经起始的胚珠原基可以继续生长，尽管形态上会存在一定的异常。油菜素甾醇BR可以正调控胚珠的数目，该研究通过统计学方法发现BR对胚珠数目的促进一方面是通过促进胎座伸长和第一批胚珠原基的起始，另一方面是促进了生长素的响应。该研究进一步通过数学模型将生长素的极性运输、胎座细胞的分裂和生长公式化，模拟了胚珠原基不同步起始的过程。

      该研究率先详细描述了胚珠原基起始的详细过程，并且指出了生长素和油菜素甾醇对于胚珠原基起始的重要调控作用。

上海交通大学生命科学技术学院博士生于世霞为论文第一作者，林文慧研究员为通讯作者。本研究项目得到了国家自然科学基金，植物分子遗传学国家重点实验室的开放研究项目，上海交通大学Agri-X交叉学科基金，上海交通大学JiRLMDS联合研究基金，上海交通大学Bio-X跨学科基金以及上海交通大学的科技创新基金的支持。

原文链接：

https://dev.biologists.org/content/147/24/dev196618