调控植物生殖细胞关键基因发现，改写传统认知

调控植物生殖细胞关键基因发现，改写传统认知

中国科学院植物研究所徐波研究组近期在国际学术期刊《植物细胞》（The Plant Cell）上发表重要研究成果，揭示了调控地钱生殖系细胞命运决定的关键因子MpGLID，这一发现不仅改变了我们对植物生殖细胞演化的传统认识，还为理解陆地植物生殖细胞演化和花粉起源提供了新的视角。

有性生殖是生物适应复杂多变环境的重要方式，也是物种延续与生物多样性形成的关键。生殖细胞（雌、雄配子）的产生是生物完成有性生殖的前提。长期以来，植物生殖细胞相关研究主要集中于孢子体世代（二倍体世代，2n）占优势的种子植物类群，但在以配子体为主世代（单倍体世代，n）的苔藓植物中，生殖细胞发生和发育机制研究不足，极大地限制了人们对陆地植物生殖细胞演化机制和规律的理解。

徐波研究组发现，MpGLID（GERMLINE IDENTITY DETERMINANT）是调控地钱生殖系细胞命运决定的关键因子。该基因功能缺失会导致精子器和颈卵器（雌性生殖器官）中无法形成生殖系细胞，但并不影响营养生长和生殖结构的分化。进一步研究发现，调控地钱生殖器官发育起始的关键因子BONOBO（MpBNB）通过直接结合MpGLID启动子区正向调控其表达，介导了地钱生殖系细胞身份决定。

这一发现具有重要的科学意义：

1. 改变了传统认知：研究表明，调控生殖系细胞命运决定的遗传机制在陆地植物中并不保守，这与目前的普遍认知不同。

2. 提供了新视角：为理解陆地植物生殖细胞演化和花粉起源提供了新的见解。

3. 揭示了演化规律：通过对BNB-GLID遗传模块演化分析，研究人员提出该模块调控生殖系细胞身份建立在陆地植物最近共同祖先中已经出现，并在苔藓植物中得到了保留。在陆地植物后续的演化过程中，随着单倍体世代被逐渐压缩，该模块也发生了精简，GLID在配子体世代中的功能完全丢失，并在孢子体世代（2n）中发生功能分化被招募调控绒毡层发育（以拟南芥MS1为代表），而BNB在配子体世代（n）中的功能则被保留下来。

4. 证明了基因新功能化的重要性：为基因新功能化是植物孢子体世代复杂化的重要方式提供了例证。

这一发现不仅具有重要的理论意义，还可能为未来植物育种和生物技术的发展提供新的思路。通过深入理解植物生殖细胞的发育机制，科学家们有望开发出更有效的作物改良方法，为农业生产带来新的突破。

这一研究成果得到了国家自然科学基金创新群体和面上项目以及王宽诚教育基金会的资助，充分体现了我国在基础科学研究领域的持续投入和重要进展。