父母親本對轉錄組和胚胎發育貢獻不對等

2020-10-28 光明科普

10月26日，《自然—植物》在線發表了武漢大學生命科學學院教授孫蒙祥團隊題為《父母親本對轉錄組的同等貢獻不等同於對胚胎發育的同等貢獻》的成果，提出了關於父母親本調控植物胚胎發育的新觀點。

受精與早期胚胎發生是動植物有性生殖過程中的關鍵發育事件，長期以來一直是發育生物學領域研究的熱點和難點。受精後，動物的早期胚胎是由儲存在卵細胞中的母本信息控制的，父本基因不轉錄。而父母親本對植物早期胚胎發育的貢獻一直沒有定論，爭論了近30年。

此前該團隊明確了植物合子基因組在受精後就迅速激活，且父母親本雙方對合子轉錄組具有同等貢獻。然而，父母親本雙方對合子轉錄組的同等貢獻是否意味著對早期胚胎發育的同等調控作用？該團隊隨後的研究提出了與傳統看法不同的觀點。

在動物中，受精卵一次分裂形成的子細胞全部參與後續胚胎發生過程。然而，與動物胚胎顯著不同的是，植物受精卵一次分裂形成的頂、基細胞在發育命運及對胚胎發生的貢獻截然不同。體積較小的頂細胞將持續分裂發育形成胚胎的主要部分，而體積較大的基細胞則經少數幾次分裂形成胚柄。有趣的是，該團隊通過不同生態型擬南芥的遺傳雜交實驗，發現基細胞的伸長與分裂主要是由母本控制的。這就為探討認識父母親本對胚胎發育貢獻的合理途徑提供了難得的機會。

該團隊利用其創建的「顯微雷射切割技術」成功實現了原胚頂、基區域的分離，並結合單細胞測序技術構建了細胞系特異的轉錄組數據平臺。通過等位表達分析發現父母親本雙方對胚胎頂細胞系的轉錄組具有同等貢獻。出乎意料的是，儘管基細胞系形態建成具有母本控制特徵，父母親本對基細胞系轉錄組也有同等貢獻。從而，首次以確鑿的實驗證據證實了父母親本對胚胎轉錄組的貢獻和對胚胎發育的貢獻是兩個不同的發育生物學事件，釐清了多年來的一個認識誤區。該系列研究對深入探討胚胎發育調控機理以及正確理解雜交育種中父母親本的具體作用都具有重要指導意義。（溫才妃）

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-020-00793-x

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