最大化再现:花朵如何做到这一点 2018-11-02 14:18:04

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在过去的母亲节那天,美国人花了大约1860亿美元给妈妈送礼物的选择礼物

鲜花 - 价值220亿美元在这种花卉狂热期间,很多购物者都不会想到有多少种花存在,或者他们如何在繁殖时如此成功事实上,有大约30万种,开花植物有来统治这个星球为什么开花植物如此成功

部分答案是,花的内部运作与其五颜六色的花瓣一样美丽在人类中,花精子和卵必须融合以创造一种新的生物体,其中包含来自母亲和父亲的新型遗传物质

必须允许一个精子细胞给一个卵细胞施肥或者父母和母亲的不平等贡献导致严重的发育缺陷许多研究已经开始研究动物卵细胞如何“阻断”多个精子融合,这个过程称为多精子多精子是非常重要的,必须严格监管,因为数百个精子细胞经常竞争一个鸡蛋

与动物相比,开花植物如何防止多精症知之甚少

它们之间的主要区别在于花粉内发育的植物精子无法游泳为了将精子运送到雌性“卵子”细胞,花粉粒必须长出一种称为花粉管的特殊结构,通过雌性ti生长ssue到正确的位置这个融合点位于一个称为胚珠的结构内,一旦花粉管进入这个结构,管子爆裂释放精子每个花粉管只包含受精所需精确数量的精子所以,如果每个花粉管只针对一个胚珠,每个胚珠只接受一个花粉管,精子与卵子的比例保持不变

但是,经常有数百个花粉管竞争有限数量的胚珠所以在花中关键问题是,植物如何防止过多的花粉管进入单个胚珠

如果精子有缺陷怎么办

作为在布朗大学工作的博士候选人,我最近发表了一篇关于当前生物学的论文,为这个问题带来了新的见解

在本文中,我的顾问马克·约翰逊,研究生亚历山大·莱顿和我展示了鲜花已经发展出一种机制来确保只有一种有效的花粉管针对每个胚珠科学家研究了几个世纪以来的植物繁殖,但是使这一发现成为可能的工具最近才变得可用最重要的工具是突变体 - 精子和卵子融合所需的精子表达的基因缺陷的植物这些具有“哑”精子的突变体允许我们在这个融合步骤中停止受精过程,并分析失败时会发生什么

另一个进步是使用荧光蛋白,使我们可以看到受精中的特定成分这些技术,由新加坡的Berger实验室和日本的Higashiyama实验室使全世界的科学家都能够学习关于长期隐藏在花卉组织中的过程在研究突变精子时,我注意到一些有趣的东西 - 在胚珠中堆积的多个“哑”精子如果只允许一个花粉管进入每个胚珠那么我不应该看到多个精子我也知道这些精子没有与雌性细胞融合所以我做了一个假设,即精子融合需要有效地阻止多个管进入我开发的方法来计算有多少花粉管进入单个胚珠并发现有缺陷的精子是首先,胚珠没有阻止其他管进入但是,当功能性精子首先被输送时,这个块被创建了这意味着如果第一个管含有精子,有一个保护措施胚胎想要在功能性精子时阻塞其他花粉管融合到鸡蛋上,所以它们不会接受太多的精子,但是当花粉管进入以防止管子进入时它们不想触发阻塞ains bum sperm他们使用成功的融合作为他们的触发器我也很高兴地发现日本的Higashiyama实验室独立地发现了类似的结果(也发表在当前生物学中)这些论文一起真正表明花朵已经进化出一个他们可以“检查”的系统“施肥是成功的,这样胚珠就不会浪费掉 这种机制确保了每株植物中种子的最大数量,这意味着最大的繁殖成功,这意味着妈妈可以获得丰富的花朵

下一个重要问题是,这个块到底是什么

我们假设它必须是一种快速释放的小分子我们很高兴将这项工作应用于作物植物,这种作物为世界大部分地区提供食物 - 我们越了解植物的受精过程,我们就越好能够确保即使在最恶劣的条件下种子生产也很稳健毕竟,我们是不是只感谢数以百万计的妈妈,以及其他许多东西让我们吃饱了