動物的受精依賴于數(shù)百個精子沖向卵子，然而，在被子植物中，只有兩個精子細(xì)胞通過花粉管傳遞給雌性配子(卵細(xì)胞和中心細(xì)胞)進(jìn)行雙受精。在單花粉管設(shè)計(jì)下，不成功的受精可能不利于種子的產(chǎn)生和植物的存活。為了減輕這種風(fēng)險(xiǎn)，未受精配子控制的額外花粉管進(jìn)入已經(jīng)進(jìn)化為帶來更多的精子細(xì)胞和挽救受精。盡管它很重要，但這種現(xiàn)象的潛在分子機(jī)制尚不清楚。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李紅菊團(tuán)隊(duì)在Cell在線發(fā)表題為“Central-cell-produced attractants control fertilization recovery”的研究論文，該研究報(bào)道了在擬南芥中，當(dāng)協(xié)同依賴的吸引失敗或被攜帶不育精子細(xì)胞的花粉管終止時，中心細(xì)胞分泌肽SALVAGER1和SALVAGER2以定向方式吸引花粉管。

總之，該研究成果回答了一個百余年來***的生物學(xué)問題——植物受精失敗后，如何“自救”以確保繁衍：植物雙受精失敗后，胚珠為何仍會持續(xù)吸引花粉管的科學(xué)問題，為了解自然界某些物種在進(jìn)化中丟失助細(xì)胞的原因提供了線索。更重要的是，該發(fā)現(xiàn)為人工授粉挽救瀕危植物提供了理論支持，對于人工授粉挽救瀕危植物的實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。

被子植物的胚囊被包裹在胚珠中，一般包含兩個助細(xì)胞、兩個雌配子（一個卵細(xì)胞和一個***細(xì)胞，它們受精后分別發(fā)育為胚胎和胚乳，被包裹在種皮內(nèi)，構(gòu)成種子的主要部分），以及三個反足細(xì)胞?；ǚ酃軘y帶兩個精細(xì)胞，進(jìn)入一個助細(xì)胞，助細(xì)胞凋亡和花粉管爆破實(shí)現(xiàn)兩個精細(xì)胞的釋放，進(jìn)而啟動雙受精過程。過去20年的研究發(fā)現(xiàn)，助細(xì)胞分泌花粉管吸引信號，在植物受精中發(fā)揮重要作用。胚囊有兩個助細(xì)胞，這一精巧結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也賦予了受精一次試錯機(jī)會。但如果兩根花粉管進(jìn)入導(dǎo)致兩個助細(xì)胞都凋亡，仍受精失敗，那么植物就面臨繁殖失敗的風(fēng)險(xiǎn)。

在過去的二十年里，人們已經(jīng)確定協(xié)同劑分泌多肽化學(xué)引誘劑，引導(dǎo)花粉管通過胚珠微孔進(jìn)入胚囊。隨后，被花粉管侵入的助細(xì)胞開始細(xì)胞死亡，同時引發(fā)花粉管破裂，釋放兩個精細(xì)胞。另一種沒有進(jìn)入花粉管的助細(xì)胞(稱為持久助細(xì)胞)隨后被受精的***細(xì)胞吸收，以終止協(xié)同細(xì)胞介導(dǎo)的吸引力，防止多個花粉管進(jìn)入(多管)和可能產(chǎn)生的多精子。此外，作為胚乳前體的***細(xì)胞也被發(fā)現(xiàn)參與花粉管吸引。一個胚珠只吸引一個花粉管以避免多精。

然而，開花植物已經(jīng)發(fā)展出一種稱為受精恢復(fù)的復(fù)雜繁殖策略。當(dāng)雙重受精失敗時，這種策略允許多管受精，以便在有足夠的花粉粒可用時受精。這種策略為雌性配子提供了額外的受精機(jī)會和挽救種子生產(chǎn)的機(jī)會，這對生殖保證至關(guān)重要。在有利的條件下，柱頭捕獲的花粉粒數(shù)量大大超過胚珠的數(shù)量，但對于偶爾有傳粉者訪問的動物傳粉植物來說，情況并非如此。目前大多數(shù)被子植物(90%)是動物授粉和異交的，包括許多作物。傳粉失敗在植物中很普遍，原因有很多，如傳粉者的缺乏、花粉在運(yùn)輸過程中的損失、異種傳粉和花粉不可活等。因此，授粉失敗導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降、植物滅絕和被砍伐森林的再生失敗。

機(jī)理模式圖（圖源自Cell ）

在自然界中，順序傳粉和異花傳粉是常見的，特別是在這些動物傳粉的植物中。當(dāng)雙重受精失敗時，順序授粉為胚珠提供了吸引更多花粉管的新機(jī)會。長期以來，人們一直觀察到由兩個遺傳上不同的精子細(xì)胞連續(xù)受精導(dǎo)致的卵細(xì)胞和中心細(xì)胞的異源受精。雙受精缺陷可能是由于種間生殖障礙或基因突變造成的，這對單倍體配子更不利。這些發(fā)現(xiàn)表明配子控制的受精恢復(fù)在開花植物中廣泛存在，以挽救種子生產(chǎn)，但潛在的分子機(jī)制尚不清楚。

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