名古屋大学笠原龙四郎副教授领导的一个研究小组在拟南芥中发现了对植物繁殖至关重要的基因序列。由于该区域存在于所有植物物种中，因此预计将有助于未来植物物种之间的杂交。研究结果发表在《植物生物学前沿》上。
了解植物施肥对于确保粮食库存和提高植物产量非常重要。该过程的关键部分涉及信号分子。在拟南芥的繁殖过程中，雄性花粉管被雌性生殖组织释放的信号分子(称为 LURE 蛋白)吸引并引导至雌性胚珠。之前的研究发现了一种名为 MYB98 的基因，可以增强 LURE 蛋白的合成。
然而，由于基因组的复杂性，识别激活MYB98和任何其他基因表达的遗传密码部分是一项艰巨的挑战。植物基因组由高水平的非编码区组成，其中还包括参与基因激活的潜在序列。笠原的大部分职业生涯都致力于寻找基因序列——识别负责激活MYB98基因的序列花了他近 18 年的时间。
“自 2009 年发现 MYB98 以来，其下游基因(例如 LURE)已被识别。然而，直到我们的团队发现了控制 MYB98 的上游基因，它们才被发现，”笠原博士说。该小组将他们的发现称为 MYB98 Synergid 特异性激活元件 (SaeM)。“我很高兴发现 SaeM，因为它是探索驱动 MYB98 所需基因的起点。
当他们发现 SaeM 存在于几乎所有植物物种中时，他们的努力得到了回报。研究小组意识到，这意味着他们的研究可以帮助解决种子形成缺陷、种子发育不全或生长缺陷的重要问题。种子形成缺陷通常是由生殖隔离引起的，这是一系列阻止不同植物种群之间成功繁殖的机制。通过修改SaeM，有可能防止这种生殖隔离并通过杂交创造有用的杂交种。
这一发现还可以提高受精率并解决某些作物物种的交叉不相容问题。不亲和性是由于当花朵被不同物种的花粉授粉时，适当的受精过程失败而引起的。不相容的原因之一是正在生长的花粉管无法感知来自胚珠的信号。新发现的元素可能有助于激活和增强负责合成线索的基因的表达。这可能有助于在其他不相容的品系中产生种子。
“这一发现肯定会让种子生产行业受益，”笠原说。“它可能有助于提高植物的受精率，这些植物的花粉管对胚珠的吸引力相对较低。我们的研究有潜力改善受精和最初的种子发育过程。”
笠原对他的研究的潜在用途充满热情。“像这样的新发现往往会开辟尚未实现的途径，”他说。“我们的团队非常雄心勃勃，并对这一新发现的实际应用持开放态度。”
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