當精子與卵子結合時(shí),一個(gè)新生命就誕生了。這是在人類(lèi)和動(dòng)物中的情況,但原則上植物也是這樣。由來(lái)自于弗里堡的生物學(xué)家RalfReski教授和來(lái)自于特拉維夫的NirOhad教授所率領(lǐng)的一個(gè)德國和以色列的研究小組,發(fā)現了青苔小立碗蘚中一種基因激活后可不經(jīng)過(guò)受精就產(chǎn)生后代。研究人員認為,這一機制在進(jìn)化中是保守的,并且是回答一些生物學(xué)基本問(wèn)題的關(guān)鍵。這項研究發(fā)表在自然植物學(xué)(NaturePlants)雜志上。
“像人類(lèi)和動(dòng)物一樣,苔蘚也有卵細胞和活動(dòng)的精子,這就是為什么它們特別適合來(lái)回答一些生物學(xué)的基本問(wèn)題”,Reski說(shuō)。當精子和卵細胞融合后,一個(gè)基因網(wǎng)絡(luò )就被激活,這導致胚胎發(fā)育直至生長(cháng)為一個(gè)新的生命體。到現在為止,尚不清楚的是這個(gè)基因的激活是否存在著(zhù)一個(gè)中央基因開(kāi)關(guān)。在他們的最新研究中,研究團隊指出BELL1基因是小立碗蘚胚胎形成和發(fā)育中的一個(gè)主調節器。
研究人員通過(guò)基因工程手段在植物中激活該基因后,胚胎就以一個(gè)特定的細胞類(lèi)型開(kāi)發(fā)自發(fā)發(fā)育。這些胚胎能成長(cháng)為全功能的青苔孢子體。這些孢子體甚至可以形成能成長(cháng)為新的苔蘚植物的芽孢。因此,團隊確定BELL1是苔蘚胚胎發(fā)育中的一個(gè)主要調節因子。
由該基因編碼的蛋白質(zhì)屬于一個(gè)名為同源盒轉錄因子的家族。相似的同源異型基因也存在于人類(lèi)和動(dòng)物中,并控制胚軸的發(fā)育過(guò)程。BELL1基因的同系物是否是人類(lèi)胚胎發(fā)育中的主要調節因子尚不清楚。“我們研究結果的重要性遠在苔蘚之外”,Reski說(shuō)。“一方面,它們可以解釋藻類(lèi)如何發(fā)展為陸生植物,從而形成我們目前的生態(tài)系統。另一方面,它們可能有助于恢復在植物,動(dòng)物和人類(lèi)的發(fā)育中的遺傳主控者的概念。”Ohad解釋說(shuō),“此外,我們的研究結果可能有助于建立通過(guò)從高產(chǎn)作物中產(chǎn)生基因完全相同后代的現代化農業(yè)。而種子植物的后代也可由單性生殖或者無(wú)融合生殖形成。”