植物所在植物生殖細(xì)胞演化研究方面獲進(jìn)展
有性生殖是生物適應(yīng)復(fù)雜多變環(huán)境的重要方式，也是物種延續(xù)與生物多樣性形成的關(guān)鍵。生殖細(xì)胞即雌、雄配子的產(chǎn)生是生物完成有性生殖的前提。長期以來，植物生殖細(xì)胞研究聚焦于孢子體世代占優(yōu)勢的種子植物類群，但在以配子體為主世代的苔蘚植物中，生殖細(xì)胞發(fā)生和發(fā)育機(jī)制研究不足，限制了科學(xué)家對陸地植物生殖細(xì)胞演化機(jī)制和規(guī)律的認(rèn)識。
中國科學(xué)院植物研究所徐波研究組及合作者發(fā)現(xiàn)了調(diào)控地錢生殖系細(xì)胞命運(yùn)決定的關(guān)鍵因子——GERMLINE IDENTITY DETERMINANT（MpGLID）。該基因功能缺失導(dǎo)致精子器和頸卵器無法形成生殖系細(xì)胞，但不影響營養(yǎng)生長和生殖結(jié)構(gòu)的分化。MpGLID基因的異位表達(dá)，在葉狀體中誘導(dǎo)產(chǎn)生具有生殖系細(xì)胞特征的細(xì)胞團(tuán)。
進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)控地錢生殖器官發(fā)育起始的關(guān)鍵因子BONOBO通過直接結(jié)合MpGLID啟動子區(qū)正向調(diào)控其表達(dá)，介導(dǎo)地錢生殖系細(xì)胞身份決定。研究通過對BNB-GLID遺傳模塊進(jìn)行演化分析發(fā)現(xiàn)，陸地植物最近的共同祖先已演化出介導(dǎo)生殖系細(xì)胞身份建立的BNB-GLID調(diào)控模塊，并在苔蘚植物中得到保留。同時(shí)，在陸地植物后續(xù)的演化過程中，隨著單倍體世代被逐漸壓縮，這一模塊發(fā)生精簡。也就是說，GLID在配子體世代中的功能丟失，并在孢子體世代中發(fā)生功能分化被招募調(diào)控絨氈層發(fā)育，而BNB在配子體世代中的功能則被保留。
與當(dāng)前的普遍認(rèn)知不同，該研究發(fā)現(xiàn)了調(diào)控生殖系細(xì)胞命運(yùn)決定的遺傳機(jī)制在陸地植物中并不保守，并提出了雌雄配子演化的新觀點(diǎn)。這為探討陸地植物生殖細(xì)胞演化和花粉起源提供了新見解，并為基因新功能化是植物孢子體世代復(fù)雜化的重要方式提供了例證。
近期，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物細(xì)胞》（The Plant Cell）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目等的支持。
