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花粉保护层的形成机制
        在最恶劣的气候和环境中,当所有生物都难以生存时,随风飘来的花粉却可以长期保存活性;在有几千年历史的化石中,花粉也常常是其中唯一具有活性的东西。花粉的坚强生命力在于它有一个稳定且坚硬的外层保护层,但这个保护层是怎么形成的,科学界一直没有明确答案。最近,上海交通大学生命科学院张大兵教授带领的课题组发现了一个特定的基因CYP704B2,它是水稻花粉和花药外墙的“建筑师”。科研成果发表在最新出版的植物研究领域最顶级杂志《植物细胞》杂志上。



  据张大兵教授介绍,花药就是植物雄蕊顶端黄色的部分,里面储存着花朵的“精子”,花药表面的角质层和花粉外壁的孢粉素成分,都可以为花药和花粉起到很强的保护作用。此次研究的成果表明,这两者存在着共同的生化途径――此次发现的CYP704B2,就是负责把花粉和花药中的脂肪酸代谢成新的化合物,类似盖房子用“钢筋混凝土”,这些“混凝土”会均匀地分布在花粉和花药的外层,形成它们的保护层。



  花药发育和花粉形成是植物完成世代交替的重要环节,认识植物花药发育和花粉形成的分子机理,对于提高人们对植物基本生命现象的认识以及作物杂交育种提高农业产量具有重要意义。张大兵教授称,最简单的运用就是通过生物技术使这一基因失去活力,从而使水稻的“精子”失去活力,这样可以更方便地将不同品种的水稻杂交。



  课题组此次还发现了控制水稻叶片中糖到花器官(包括花药)分配的关键转录因子CSA(CarbonStarvedAnther),该转录因子可以直接控制花药中单糖转移酶的表达,从而实现对糖分子从源到库分配的调节。张大兵教授解释称,水稻的叶片作为固定二氧化碳并合成糖的重要器官,这个转录因子决定了糖向水稻的花器官各个部位输送的量。如果弄清楚了这一转录因子的工作情况,将可以控制水稻的果实大小和根茎的大小,还有望推广到其他的农作物或者是能源类经济作物的生长控制过程中。

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