梨樹為何不願「近親結婚」 花粉管中暗藏梨自交不親和性的秘密

2020-12-08 中國生物技術信息網

梨樹為何不願「近親結婚」 花粉管中暗藏梨自交不親和性的秘密

來源：科技日報   發布者：ailsa   日期：2018-05-07   今日/總瀏覽：1/6386

 

科技日報南京5月3日電 人類近親結婚不利於優生優育，在沒有婚姻法約束的自然界，會發生什麼？記者3日從南京農業大學獲悉，該校發現了梨自交不親和性反應信號轉導機制，解開了植物世界的進化篩選法則，國際著名學術期刊《植物細胞》在線發表了該研究成果。

「許多植物經過漫長的進化與自然篩選，逐漸演化出了自交不親和性，抑制自交、促進異交，從而使得自然界更為豐富多彩。」南京農業大學梨工程技術研究中心主任張紹鈴教授介紹，「已有的研究證實，自然界中大概有60%的高等植物表現出自交不親和性，其中大多數都屬於基於S-RNase的配子體型自交不親和性這一類型。多種薔薇科果樹，包括梨、蘋果、李、杏、甜櫻桃等，都屬於這種較為常見的自交不親和性類型。

通常情況下，同一梨品種間相互授粉不能正常結果，必須搭配不同品種相互授粉，才能獲得應有的產量和品質。人工授粉用工量大、效率低、成本高，越來越難以滿足當前生產的需求。因此，揭開梨自交不親和性的神秘面紗，對於打破這種「同一品種無法通婚的魔咒」，實現梨產業節本增效、可持續生產具有重要價值。

國際上關於梨自交不親和的研究由來已久，傳統觀點認為，雌蕊控制因子S-RNase的主要功能是降解自交不親和花粉RNA。但是，S-RNase到底是通過什麼來攻擊花粉的？面對S-RNase的致命攻擊，花粉又會如何應對？這些問題一直無解。

「我們找到了梨S-RNase作用的新靶點——花粉肌動蛋白。」南京農業大學園藝學院院長吳巨友教授介紹，S-RNase直接與肌動蛋白PbrAct1相互作用，從而誘導自交不親和的花粉管發生細胞凋亡，導致授粉受精失敗。

當然，花粉也並不是坐以待斃，感受到威脅的花粉管會迅速啟動一套自我保護程序，顯著提升花粉管中磷脂酸濃度，穩定微絲骨架的結構，對抗來自S-RNase的攻擊。該研究鑑定了自交不親和性反應中S-RNase新的目標靶點，探明了花粉的應對策略，為深入了解梨自交不親和性反應信號轉導機制提供了全新的觀點。

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