团队发现无性植物繁殖的遗传触发器

繁殖过程在人类，动物和大多数植物中基本相同。女性和男性生物都需要对这种现象做出贡献。一项新的联合特拉维夫大学 - 弗莱堡大学的研究提供了另一种选择：发现一种遗传触发器，用于发育后代而不会在苔藓中交叉受精。它确定并探索了苔藓Physcomitrella专利中自我繁殖的主基因开关。根据这项新研究，BELL1基因触发了一条基因通路，促进胚胎发育而不受精，形成功能齐全的成年苔藓植物。

该研究由TAU生命科学学院食品安全与安全Manna中心项目主任Nir Ohad教授和弗莱堡大学Ralf Reski教授共同领导。它最近发表在Nature Plants上。“从我们的研究中获得的知识可能有助于农业现代化，使我们能够克隆某些重要植物并将种子分发给农民，”奥哈德教授说。

自我受精的模型

“莫斯拥有卵细胞和活动精子，因此，它可以作为理解自体受精过程的简单模型植物，”奥哈德教授说。“我们的研究结果在分子水平上解释了无性繁殖 - 如孤雌生殖或无融合生殖 - 是如何进化的。在这些过程中，形成了遗传上相同的植物。”

在繁殖中，精子和卵细胞融合后，基因网络被激活。这导致胚胎的发育，然后胚胎成长为一个新的生物。到目前为止，尚不清楚是否存在这一过程的中心遗传开关。

该团队将基因BELL1确定为胚胎形成及其在苔藓中发育的主要调节因子。“这种基因在进化过程中是保守的，”生殖发育表观遗传调控专家奥哈德教授说。20年前，他作为加州大学伯克利分校Robert Fischer教授领导的团队成员，帮助确定了种子植物中的第一批BELL基因。“我们的新发现可能对从高产作物中产生遗传相同的后代产生影响。”

科学家利用基因工程激活苔藓植物中的BELL1基因，并观察到胚胎在特定细胞类型上自发发育。令他们惊讶的是，这些胚胎长成了功能齐全的苔藓孢子体。这些孢子胶囊随后形成孢子，其生长成新的成年苔藓植物。

从植物到人类?

根据该研究，由BELL1基因编码的蛋白质属于“同源框”转录因子。类似的同源异型基因也存在于人和动物中，其中它们也控制关键的发育过程。BELL1的同源物是否是人类胚胎发育的主要调节因子尚不清楚。“我们的结果在苔藓之外很重要，”Reski教授说。“首先，他们可以解释藻类如何发展成陆地植物并塑造我们当前的生态系统。其次，它们可能有助于恢复植物，动物和人类发育中遗传主要监管者的概念。”