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研究人员反驳了父母在植物胚胎发育过程中相互冲突的假设

2019-06-24 08:36:51 • 来源：

在拟南芥是十字花科植物的家族，人们可能很容易地在草地忽略的微小的，不显眼的和草本支脉，但该厂有扰乱思想的普通学校的潜力：与来自大学的他的工作组和同事日本名古屋的弗赖堡生物学家Thomas Laux教授展示了植物如何开始胚胎发育，从而遵循与动物完全不同的繁殖策略。该团队使用了拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为一个模型生物，并显示植物如何开始基因转录，即基因组阅读，在受精后几小时。这包括调节胚胎发育的第一步的基因。研究人员描述了科学期刊“基因与发育”中新发现的机制。

研究人员反驳了父母在植物胚胎发育过程中相互冲突的假设

从生物学的角度来看，生命在受精后开始：生物体有一个基因表达程序，它从单个受精卵调节胚胎发育 - 即卵细胞和精子的融合。在哺乳动物中，这种新的起点几乎没有在受精卵中发生任何转录，而是使用母体储存在卵细胞中的基因转录物和蛋白质。然而，植物选择了不同的策略来确保正确基因的转录在受精卵中：由精子激活的细胞内信号通路将磷酸残基添加到转录因子WRKY2中，并确保细胞膜和细胞核之间的通讯。因此，该蛋白质能够激活称为WOX8的主调节因子的转录，其控制胚胎发生的第一步。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)的情况下，它包括例如芽根轴的形成和引起植物生长的细胞分裂。

尽管如此，仅WRKY2不能完全调节WOX8转录。它需要来自母体基因HDG11和HDG12的其他转录因子的帮助。只有精子激活的WRKY2和母系提供的HDG蛋白的组合才能保证胚胎的调节始于受精卵。这种合作的一个明显优势是胚胎发生程序仅在卵细胞和精子融合时才被激活。

这项研究与为植物和哺乳动物提出的长期所谓的“父母冲突理论”形成鲜明对比：这一理论认为，对于胚胎营养来说，这两个父母的行为是对立的。虽然父本基因拷贝仅对其自身后代的营养供应有利，但母本基因拷贝往往有利于所有后代之间的资源分配。该研究小组的研究结果表明，人们必须为依赖父母双方合作的植物胚胎发育开始一个新的模式。

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