无融合生殖相关基因的研究揭示新成果

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：无融合生殖的根本是未受精细胞发育形成胚，一些与胚发育有关的基因的突变造成未受精状态下胚的发育。减数分裂基因突变影响孢子囊和孢子的形成，但无融合生殖的无孢子生殖和不定胚发生不经过大孢子母细胞和减数分裂，形成体细胞基因型的胚和胚乳。无融合生殖的机理很复杂，有很多问题需要阐明。无融合生殖的研究能为农业生产提供品种保存、基因选择等提供有利的技术和方法。

无融合生殖的根本是未受精细胞发育形成胚，一些与胚发育有关的基因的突变造成未受精状态下胚的发育。

1.信号传导相关基因

野生型胚的发育是在受精后接收信号传导然后启动胚发生，感受受精信号的受体发生突变会造成无信号下胚的发生。胡萝卜、拟南芥、玉米、苜蓿、向日葵、草地早熟禾、水稻等植物中存在一种体细胞胚发生相关类受体激酶（somatic embryogenesis receptor-like kinase，SERK），其基因具有相似的内含子/外显子结构，有一个信号肽序列（signal peptide，SP）、1个ZIP、5个LRR和一个富含脯氨酸序列（prolin rich region），多数N端有一段疏水信号肽。SERK是小基因家族成员，数目不多，但不是唯一，在胚性细胞中表达。不同类型的SERK基因在功能上可能有不同。拟南芥SERK1参与胚胎发育过程的信号传导，SERK2、SERK3参与油菜素内酯的沉积和信号传导。水稻SERK1被病菌、ABA、水杨酸等逆境信号诱导和激活，过量表达可提高对稻瘟病的抗性。SERK的失活导致种子不能形成，可能与胚的诱导发育有关（胡龙兴、王兆龙，2008）。

2.胚专一表达的转录因子

一些转录因子在发育中的胚和胚乳中专一表达，决定胚和胚乳的特性，如LEC（Leafy cotyledon）、BBM（Baby boom）、PGA6/WUS（Plant growth activator 6/）基因。LEC1基因可以诱导胚特异性基因的表达和胚结构的起始，也是种子成熟的重要调控因子。LEC2对胚发生的诱导与生长素的诱导无关（胡龙兴、王兆龙，2008）。(www.chuimin.cn)

BBM诱导体细胞胚和子叶结构的形成，组织依赖性地激活细胞分裂增殖途径，可以诱导外植体形成胚性愈伤组织。WUS决定干细胞特性，可以在无生长素存在的体外培养条件下诱导体细胞胚的形成。（胡龙兴、王兆龙，2008）。

3.与减数分裂相关基因

影响减数分裂的基因能影响单倍体大孢子的形成，如SWI1、SPL/NZZ基因。减数分裂基因突变影响孢子囊和孢子的形成，但无融合生殖的无孢子生殖和不定胚发生不经过大孢子母细胞和减数分裂，形成体细胞基因型的胚和胚乳。

无融合生殖的机理很复杂，有很多问题需要阐明。无融合生殖的研究能为农业生产提供品种保存、基因选择等提供有利的技术和方法。

无融合生殖相关基因的研究揭示新成果

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