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晓彤

年2月18日，武汉大学彭雄波研究组在PNAS在线发表了题为“Planteggcellfatedeterminationdependsonitsexactpositioninfemalegametophyte”的研究论文，揭示了植物卵细胞发育命运决定依赖于其细胞核在胚囊中的精确位置。

细胞分化与细胞命运决定是多细胞生物发育的必要前提，特别是在动植物繁殖过程中，卵细胞的分化至关重要。决定卵细胞发育命运的分子机制一直是发育生物学的一个重要科学问题。相对动物而言，被子植物卵细胞的分化过程更加复杂。大孢子母细胞减数分裂后形成四个单倍体的大孢子，其中三个大孢子退化，最后只存留一个功能大孢子。功能大孢子经过三次连续的有丝分裂产生八个细胞核，八个核分别移动到特定位置并细胞化，形成具有七个细胞的胚囊。胚囊细胞继续发育形成四种具有不同发育命运与功能的成员细胞，最终只有一个细胞发育为卵细胞。来自同一功能大孢子的七个姐妹细胞如何选择或确定哪一个形成卵细胞是一个非常有趣，但又非常难以诠释的科学问题。

彭雄波研究组首先建立了一套胚珠培养成像系统，实现了对胚囊内核迁移与卵细胞命运建立过程的动态追踪观察，并发现胚囊发育过程中核分裂、核迁移以及细胞化之前的核位置遵循一套固定的发育模式。

图一实时成像解析卵细胞命运建立过程（红色荧光显示卵细胞核）

然后，作者通过破坏微丝纤维改变了胚囊内细胞核的位置，发现位置的改变导致产生额外的卵细胞，多余的卵细胞能够受精产生胚胎，这表明细胞核位置的改变伴随着细胞命运的变化。为了探究细胞核位置与卵细胞细胞命运决定的关系，通过胚珠培养成像系统对细胞核位置改变的发育过程进行动态追踪观察，发现单个或多个细胞核，无论其来源如何，都需要首先迁移至特定的区域才会使其具有卵细胞的命运，这表明卵细胞的命运决定依赖于其细胞核在胚囊中的精确定位，而不依赖其细胞谱系。

该课题组进一步探究了核位置调控卵细胞命运建立的机制。通过生长素标记材料发现卵细胞中生长素水平与相邻的助细胞存在差异，使用生长素运输抑制剂NPA处理会导致卵细胞的命运无法建立，这表明生长素作为位置信息参与了卵细胞发育命运决定的过程。

综上所述，该研究揭示了被子植物胚囊中核位置的分布依赖于微丝骨架，而细胞化之前细胞核的具体位置决定了胚囊成员细胞的发育命运，其中生长素作为位置信息参与卵细胞发育命运的决定。该研究深化了对被子植物卵细胞命运决定机制的研究，也为其它植物中的卵细胞命运决定机制提供了参考。此外，该项研究还为产生多胚种子提供了新的思路。

武汉大学生命科学学院研究生孙扬为第一作者，彭雄波副教授为通讯作者，孙蒙祥教授参与了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金面上和重点项目的资助。

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