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科学家发现区别同种与异种花粉的分子

来源:科技日报2019-07-09 09:15

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  19世纪确立了“种”的概念。物种与物种之间存在着生殖屏障,特别是精细胞和卵细胞受精前发生的物种之间的不相容性,称为生育前障碍,被认为是一种避免将有限资源分配给不良后代的机制。不过,科学家对生物体确定自身与其他物种区别的分子机制仍不尽了解。

  东京大学的一个研究小组在植物拟南芥中发现了基因Stigmatic Privacy 1(SPRI1),并分析了其功能。该基因位于雌蕊尖端柱头接收花粉的质膜上,编码雌蕊因子能主动排斥外来花粉。研究小组发现,SPRI1能识别同种花粉,并且参与从外来物种中排除异种物种的机制。在缺损SPRI1基因的突变株中,通常应被排斥的异源花粉侵入到了拟南芥花粉中。

  由于异种花粉的侵入导致正常受精受阻,SPRI1蛋白在野外环境中物种之间不同类型花粉混合的竞争中起重要作用。研究小组期待通过人为控制SPRI1蛋白,解除物种壁障,使种间杂交变得容易,从而开发出能更广泛适应地球环境的作物。近年来,人类期待农业的多样化,要求开发提高产量、品质、机能性和能适应不断变化的地球环境的作物。

  通过人工修饰SPRI1基因和基因组编辑技术控制物种壁障,或使用特异性抑制SPRI1蛋白功能的化合物控制植物,有望打破迄今为止视为难题的物种壁障制约,为加速新功能作物的开发、丰富遗传资源开辟道路。

  研究成果将发表于近期的《自然·植物》杂志。(记者 陈超)

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