北京大学生命科学学院的瞿礼嘉教授及其研究团队，最近揭示了模式植物拟南芥防止多精受精的分子机制。这一机制的幕后推手，是一种名为小肽信号的介质及其受体。这一重大成果已在国际知名学术期刊《科学》上在线发表。
瞿礼嘉教授介绍，在动物受精过程中，多精受精会引发胚胎细胞的基因组紊乱，导致胚胎发育终止。被子植物的生殖过程与动物存在显著差异。它们的精细胞无法自主游动，需要被花粉管细胞像出租车司机一样运送到目的地。在拟南芥中，防止多精受精的关键在于限制多根花粉管穿透隔膜，靶向同一个胚珠。这是一个相当复杂的生物学现象，涉及到所谓的“受精补偿”——如果第一根花粉管释放的精细胞无法正常受精，那么第二根花粉管就会出动，确保植物的生殖成功。
尽管这种现象早已被观察到，但其背后的分子机制一直是个谜。瞿礼嘉团队通过精心设计的实验，阐明了这一机制的运作原理。原来，花粉管不仅是传递精细胞的渠道，更是沟通胚珠受精状态与隔膜屏障开关的桥梁。当花粉管破裂释放精细胞进行受精时，其表面的RALF小肽急剧减少，这一变化使得花柱道隔膜处的“屏障”解除。这使得第二根花粉管在必要时能够迅速穿越隔膜，实现“受精补偿”。
瞿礼嘉指出，除了防止多精受精外，这种在花柱道隔膜处建立屏障的机制在植物演化上也有着重要的影响。这一屏障确保了当第一根花粉管成功穿越隔膜后，其他花粉管无法干扰其优先地位。这种机制是确保同种花粉优先、促进近缘物种间生殖隔离的先决条件。这一发现不仅揭示了植物生殖机制的奥秘，也为未来的农业育种提供了新的研究方向。
据悉，该研究得到了瞿礼嘉教授实验室团队的共同努力，也得到了国家自然科学基金重大项目和北大-清华联合生命中心的资金支持。该论文的共同第一作者包括钟声副研究员以及李玲、王志娟、葛增祥博士和博士生李其昀。他们的研究成果标志着对植物生殖机制的理解迈出了重要的一步。
