中国科学家发现植物受精恢复新机制为挽救濒危物种提供理论参考

植物受精发育形成果实是人类熟知的自然规律，也为人类提供了赖以生存的口粮。然而，自1904年植物的受精恢复现象被发现以后，植物如何感知雌配子受精失败进而启动受精恢复，成了延续百年的科学谜题。中国科学院遗传与发育生物学研究所李红菊研究组的一项最新研究，发现了雌配子直接通过分泌花粉管吸引信号恢复受精的机制，回答了为什么双受精失败，胚珠会持续吸引花粉管这一问题，也为理解自然界有些物种的助细胞在进化中丢失的原因提供了线索，并为通过人工授粉挽救濒危物种提供了理论参考。

上述研究论文近日在线发表于《细胞》。审稿人评价称“这项工作很重要”“这一研究发现了一个意料之外的中央细胞的功能”。

被子植物的胚囊被包裹于胚珠中，一般包含两个助细胞、两个雌配子，以及三个反足细胞。过去20年的研究发现，助细胞分泌花粉管吸引信号，在植物受精中发挥重要作用。

值得一提的是，李红菊研究组发现通过生物技术获得的缺失助细胞的胚珠，受精恢复机制可以不依赖助细胞。那么，其受精恢复的秘密到底藏于何处？研究人员想到了中央细胞。

李红菊和中国科学院遗传与发育生物学研究所所长、中国科学院院士杨维才的早期研究工作，证实中央细胞参与花粉管吸引。基于此，研究人员利用转录组分析方法，确定了97个候选小肽分子并进行体外纯化，再通过体外花粉管吸引实验进行验证，最终筛选出SAL1和SAL2这两个具有花粉管吸引能力的信号分子。

为进一步证实这一新发现，研究人员利用基因编辑技术构建了缺失SAL1/2功能的拟南芥突变体。实验结果显示，中央细胞SAL1/2花粉管吸引过程与已知的助细胞花粉管吸引过程存在功能冗余，并表明SAL1/2是雌配子控制的受精恢复机制的主效因子。

通过抽丝剥茧、层层论证，研究组最终证明了中央细胞通过分泌SAL1/2直接参与植物的受精恢复机制。研究团队对拟南芥的近缘种琴叶拟南芥也开展了类似研究，并且得到了同样的结论。