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中研院發現花朵受孕關鍵

【記者徐翠玲/臺北報導】當花粉落在雌蕊上,還要長出花粉管,才能送精細胞到蕊中與卵子相遇,花粉管是植物受孕的最後一哩路。中研院植物暨微生物學研究所副研究員中村友輝的團隊發現影響花粉管生長的關鍵脂質磷脂酸的生成機制,將有助於提高農業產量。

中村友輝說,花粉發育對植物的生殖繁衍至關重要,有些農作物的產量問題與花粉不孕有關。過去有研究指出,磷脂酸(Phosphatidic acid, PA)在花粉管生長過程中扮演著傳遞訊息的重要角色。然而,PA如何生成、如何影響花粉管生長,尚不得而知。

研究團隊首先在模式植物阿拉伯芥的花粉內鑑定出DGK2及DGK4二種酵素,再經實驗證實,缺少此二種酵素的植株便會缺少PA,花粉管也停止生長,導致植物無法授粉、結果,證明了DGK2與DGK4便是PA的生長關鍵。

團隊也對缺乏DGK2與DGK4的缺陷植株施加PA或將相關基因送入植株,使其產生DGK酵素後,花粉管便如正常花粉一般,在12小時內達到正常的長度。

中村友輝解釋,PA在花粉管中是一種脂質訊息,主要存在於花粉管的尖端與底部之間,誘導花粉管生長。這次研究發現,在花粉細胞內,二種DGK酵素會將沒有傳遞訊息功能的二酸甘油酯(Diacylglycerol, DAG)轉換成有傳遞訊息功能的PA,藉此達到花粉管生長的目的。

中研院指出,這項研究成果有助於解決農業產量問題。因為DGK2、DGK4這類酵素廣泛存在於稻米、小麥、玉米、番茄、蘋果等重要的農業作物中。研究團隊推測,這次發現的PA合成機制也在各種植物中存在,可能是增進作物受孕與產量研究的新契機。該研究論文已發表於植物學頂尖期刊《植物細胞》(The Plant Cell)。◇