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[生物通讯]全世界将近80％的食物都是由种子加工而来的，包括玉米、小麦和水稻等主要粮食作物。尽管种子无处不在，意义重大，但研究人员对植物授粉的调节过程却了解甚少，而授粉正是种子形成的第一步。

现在，Howard Hughes医学研究所（Howard Hughes Medical Institute ，HHMI)的研究人员识别出一个调控和引导花粉管的关键分子信号。花粉管是授粉后，花粉粒在植物柱头上萌发的一个通道，管内产生的雄性配子——精子，通过花粉管的伸长，直达胚珠的胚囊内部，与卵细胞融合，这个过程就是受精。研究人员称他们的这项初步发现将为了解引导花粉管萌发这个至为关键的历程的多个相互作用的控制信号提供新线索。

在7月11日期的《细胞》杂志上，HHMI的研究人员Daphne Preuss和她在芝加哥大学的同事报道，以在哺乳动物神经系统中作为神经递质而最为知名的γ-氨基丁酸(gama-aminobutyric acid，GABA)分子，也是诱导植物繁殖的一个关键信号传导分子。

“当一个花粉粒沉积到花朵表面时，就像是一粒尘埃落到了皮肤上。”Preuss描述道。植物的受精过程不同于哺乳动物，哺乳动物的精子是“游”过一个明确的洞穴。而花粉粒则必需在花朵雌蕊的柱头上生成一个管，硬是开辟出一条通往卵子所在地的道路。

“虽然过去几年已经识别出一些与花粉管萌发过程有关的分子，但我们事实上还不了解这个花粉管是如何开始萌发、最终又是如何形成的。”Preuss称。“由于世界农业对植物生产有着极大的依赖性，因而了解这个过程具有非常重要的意义。”

研究是从文章合著者Laura Brass分析模式植物拟南芥的一个特殊突变体pop2开始的。身为包括甘蓝和萝卜在内的芥菜科中的一员，拟南芥是最受生物学家欢迎的植物，因为它体积小、繁殖量大、易于培养、生活周期短，是遗传学研究的理想模型。

“当我们看到pop2的花粉管缠绕成一团，完全迷失了方向时，这一切看上去好像这只是一个值得研究的突变体。”Preuss说。但在实验室识别出pop2基因组的遗传标记后，Brass发现是一个特殊基因引起pop2突变体的缺陷。研究人员将这个基因命名为POP2。

研究的第一作者Ravishankar Palanivelu比较了POP2基因产生的缺陷蛋白与其它已知蛋白的氨基酸序列，得出结论：这是一种氨基转移酶。但研究人员直到分析了突变植株的提取物、发现GABA含量升高了100倍，才了解这种酶正常情况下降解的是哪个植物分子。

研究人员通过荧光标记抗体跟踪GABA之后，进一步证实这种化学物质正常情况下集中于形成卵细胞的胚珠附近的花粉管中。相反，在pop2突变株中，GABA却分散在整个花粉管中。

研究人员通过抗体染色和对拟南芥胚珠的显微切割，揭示GABA浓度的梯度实际上扮演着花粉管引诱剂的作用。但他们发现，pop2突变株中没有这种浓度梯度，因为GABA降解酶的功能故障致使这个化学信号显著增强。体外实验也揭示花粉需要GABA来刺激花粉管的生长。最后，研究人员进行各种杂交实验，证明GABA浓度梯度是引导花粉管伸向胚珠所必需的。

“因此，在pop2突变株中，花粉管只是被信号淹没了，就像一个人盯着太阳看，试图找到路一样。”Preuss描述道。“但在野生型拟南芥中，花粉管得到适量信号的正确引导，最终到达目的地。”

根据Preuss，识别出GABA在花粉管信号引导中的关键作用只是他们探索花粉管萌发控制机制的开始。例如，为对这个机制有更为深入的了解，研究人员正在分析其它影响花粉管生长的突变株，以及这些突变株中出现的生殖代谢变化。（生物通编译）