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梨树为何不愿“近亲结婚” 花粉管中暗藏梨自交不亲和性的秘密
来源:科技日报   发布者:ailsa   日期:2018-05-07   今日/总浏览:5/4397

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科技日报南京5月3日电 人类近亲结婚不利于优生优育,在没有婚姻法约束的自然界,会发生什么?记者3日从南京农业大学获悉,该校发现了梨自交不亲和性反应信号转导机制,解开了植物世界的进化筛选法则,国际著名学术期刊《植物细胞》在线发表了该研究成果。

“许多植物经过漫长的进化与自然筛选,逐渐演化出了自交不亲和性,抑制自交、促进异交,从而使得自然界更为丰富多彩。”南京农业大学梨工程技术研究中心主任张绍铃教授介绍,“已有的研究证实,自然界中大概有60%的高等植物表现出自交不亲和性,其中大多数都属于基于S-RNase的配子体型自交不亲和性这一类型。多种蔷薇科果树,包括梨、苹果、李、杏、甜樱桃等,都属于这种较为常见的自交不亲和性类型。

通常情况下,同一梨品种间相互授粉不能正常结果,必须搭配不同品种相互授粉,才能获得应有的产量和品质。人工授粉用工量大、效率低、成本高,越来越难以满足当前生产的需求。因此,揭开梨自交不亲和性的神秘面纱,对于打破这种“同一品种无法通婚的魔咒”,实现梨产业节本增效、可持续生产具有重要价值。

国际上关于梨自交不亲和的研究由来已久,传统观点认为,雌蕊控制因子S-RNase的主要功能是降解自交不亲和花粉RNA。但是,S-RNase到底是通过什么来攻击花粉的?面对S-RNase的致命攻击,花粉又会如何应对?这些问题一直无解。

“我们找到了梨S-RNase作用的新靶点——花粉肌动蛋白。”南京农业大学园艺学院院长吴巨友教授介绍,S-RNase直接与肌动蛋白PbrAct1相互作用,从而诱导自交不亲和的花粉管发生细胞凋亡,导致授粉受精失败。

当然,花粉也并不是坐以待毙,感受到威胁的花粉管会迅速启动一套自我保护程序,显著提升花粉管中磷脂酸浓度,稳定微丝骨架的结构,对抗来自S-RNase的攻击。该研究鉴定了自交不亲和性反应中S-RNase新的目标靶点,探明了花粉的应对策略,为深入了解梨自交不亲和性反应信号转导机制提供了全新的观点。

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