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Plant Cell:胚乳发育不需要胚胎

已有 2220 次阅读 2021-2-2 09:20 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Endosperm Development Is an Autonomously Programmed Process Independent of Embryogenesis

第一作者Hanxian Xiong

第一单位武汉大学

通讯作者Meng-Xiang Sun


 Abstract 


大背景-种子结构与发育The seeds of flowering plants contain three genetically distinct structures: the embryoendosperm, and seed coat. The embryo and endosperm need to interact and exchange signals to ensure coordinated growth.


小背景-胚胎发育需要胚乳:Accumulating evidence has confirmed that embryo growth is supported by the nourishing endosperm and regulated by signals originating from the endosperm.


现有认识:Available data also support that endosperm development requires communication with the embryo.


主要发现:Here, using single-fertilization mutantsArabidopsis thaliana dmp8 dmp9 and gex2, we demonstrate that in the absence of a zygote and embryo, endosperm initiation, syncytium formation, free nuclear cellularization, and endosperm degeneration occur as in the wild type in terms of the cytological process and time course.


结果:Although rapid embryo expansion accelerates endosperm breakdown, our findings strongly suggest that endosperm development is an autonomously organized process, independent of egg cell fertilization and embryo–endosperm communication.


结论:This work confirms both the altruistic and self-directed nature of the endosperm during coordinated embryo-endosperm development.


意义Our findings provide insights into the intricate interaction between the two fertilization products and will help to distinguish the physiological roles of the signaling between endosperm and embryo.


展望:These findings also open new avenues in agro-biotechnology for crop improvement.


 摘 要 


有花植物的种子包含三种遗传上不同的结构:胚胎、胚乳和种皮。胚胎和胚乳之间需要互作、交换信号,以保证协调生长。越来越多的证据表明,胚胎的生长是有周边提供营养的胚乳组织所支撑的,并且受到来自胚乳信号的调控。现有的数据还支持胚乳的发育需要与胚胎的信息交流。本文中,利用拟南芥单受精突变体dmp8 dmp9gex2,作者发现缺失了合子和胚胎,胚乳的起始、合胞体形成、游离核细胞化和胚乳退化在细胞学进程和时间尺度上与野生型没有差异。尽管快速的胚胎扩张加速了胚乳的破裂,然而作者的试验证据显示胚乳的发育是一个自主性的组织过程,独立于卵细胞受精和胚胎-胚乳交流。本文的工作证实了胚胎-胚乳协调发育过程中,胚乳组织具有利他性和自我导向性。作者的发现提供了深入了解这两种受精产物之间复杂的相互作用,并将有助于区分胚乳和胚胎之间信号的生理作用。本文的发现同时还为作物改良的农业生物技术开辟了新的途径。


 通讯作者 
**孙蒙祥**

个人简介:

1982年,华中师范大学,学士;

1987年,武汉大学,硕士;

1994年,武汉大学,博士;

1994-2000年,分别于荷兰瓦赫宁根大学、意大利锡耶纳大学作博后研究,德国汉堡大学访问学者。


研究方向:

1. 被子植物受精的分子机制:主要探讨雄配子体与雌蕊的相互作用机制;配子发育与特化的分子机制;受精过程中配子的相互作用。

2. 被子植物早期胚胎发生分子机制:胚胎发生启动的分子机制;胚胎发生中细胞命运决定;胚胎发生中细胞程序性死亡。


doi: https://doi.org/10.1093/plcell/koab007


Journal: Plant Cell

Published date: Jan 25, 2021



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