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生命科学学院白书农实验室再次提出植物生物学新概念
日期: 2017-08-21  信息来源: 生命科学学院

2017年4月,北京大学生命科学学院白书农实验室在Plant Physiology杂志上以Phosphorylation of SPOROCYTELESS/NOZZLE by the MPK3/6 Kinase Is Required for Anther Development为题,以封面文章的形式发文报道一个重要的发现,即在拟南芥中决定生殖细胞分化的SPL基因的功能依赖于其编码蛋白的磷酸化。做植物科学研究的同事都知道,Plant Signaling and Behavior杂志的主编对该领域主要杂志上发文的作者,都会发出约稿邀请。借此机会,白书农教授撰写了一篇观点文章,以Two types of germ cells, the sexual reproduction cycle, and the double-ring mode of plant developmental program为题,提出由于植物自养所决定的独特的形态建成策略,植物完成生活周期需要两次生殖细胞分化,从而出现两类“生殖细胞(germ cells)”,一类是二倍体生殖细胞(diploid germ cells, DGC),一类是单倍体生殖细胞(haploid germ cells, HGC)。这与动物生活周期完成过程中只出现过一次生殖细胞分化,通过生殖细胞系(germline)作为有性生殖周期载体的情况不同。

重新构建的PSPLGUS报告基因在mpk突变体的转基因植株花中表现出雄蕊和胚珠特异性。生殖细胞是遗传信息在代际传递不可或缺的载体。SPOROCYTELESS/NOZZLE(SPL/NZZ)基因过去被证明是模式植物拟南芥中二倍体生殖细胞分化中的关键调控因子。许智宏/白书农实验室的赵峰同学的工作证明,MPK3/6激酶可以通过磷酸化SPL蛋白而影响雄蕊中二倍体生殖细胞的分化。在此工作中,赵峰同学构建了新的PSPLGUS报告基因启动子,不仅进一步证实了SPL基因表达的特异性,而且还提供了一个全新的研究二倍体生殖细胞分化所需的分子工具。该照片被选为赵峰在Plant Physiology杂志所发论文的当期封面。

植物生物学研究中,由于历史的原因,为了解释现象提出过很多似是而非的概念。在过去以解剖和生理为主的研究阶段,这些概念从技术上无法澄清,同时对研究工作的发展也不产生特别的困扰,因此一直代代相传。可是随着分子技术所带来的研究工具分辨力大幅度提高,这些似是而非的概念对研究的深入就带来各种无法回避的逻辑困境。基于过去的研究工作,白书农曾经先后提出过“植物发育单位”、有性生殖周期(SRC)、植物发育程序的双环模式等不同的新概念和“植物形态建成123”的新理论,希望对更好地理解植物形态建成的内在机制提供更为合理的概念框架。有兴趣了解这些概念的师生可以关注参考文献。

Plant Physiol.文章的第一作者是白书农实验室博士研究生赵峰。该工作因为探索性强而没有特别的项目资助,是借用其他项目资助经费而完成。

参考文献

白书农(1999)《现象,对现象的解释和植物发育单位》,李承森主编,《植物科学进展》(第二卷),52-69页,高等教育出版社,北京。

Bai SN(2015) The concept of the sexual reproduction cycle and its evolutionary significance. Front. Plant Sci. 6:11.

白书农(2016)《量体裁新衣:从植物发育单位到植物发育程序》,《新生物学年鉴2015》,73-116页,科学出版社,北京。

Bai SN(2017) Reconsideration of Morphological Traits: From A Structure-Based Perspective to A Function-based Evolutionary Perspective. Front. Plant Sci. 8:345.

编辑:山石

 

 


   
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