《Biology》：Understanding the Specification Mechanism of the Megaspore Mother Cell in Arabidopsis
大孢子母细胞（megaspore mother cell，MMC）是植物雌性生殖系的创始细胞，其特化是有花植物有性生殖的关键步骤。单细胞转录组学、活体成像和基因编辑技术的最新进展显著推进了研究人员对拟南芥（Arabidopsis thaliana）中MMC特化分子机制的理解。在此，研究人员从三个整合视角系统综述了最新发现：建立MMC命运的细胞自主调控机制；源于体细胞、定位并许可MMC特化的非细胞自主信号；以及相邻体细胞维持自身命运并限制MMC数量的机制。研究人员还概述了关键未解问题，并对未来研究方向提出了展望。本综述为理解植物雌性生殖细胞命运决定的分子层面机制提供了全面参考。
1. 引言
有花植物的生殖发育是一个复杂且精细调控的过程，涉及二倍体孢子体世代与单倍体配子体世代的交替。在此过程中，MMC是雌性生殖系第一个被特化的细胞，承担着从体细胞身份向生殖系身份转变的关键使命。MMC起源于胚珠原基珠心远端区域的单个亚表皮L2层细胞，该细胞伸长膨大形成孢原细胞（archesporial cell，AC），随后分化为MMC。这种显著的细胞体积扩张还产生机械张力，可能触发与相邻珠心体细胞的机械感知相关互作，为MMC特化提供潜在物理线索。最终，MMC经历减数分裂产生四个大孢子，其中仅一个功能大孢子（functional megaspore，FM）存活并发育为雌配子体（胚囊），从而为受精和种子形成奠定基础。
MMC特化受多层次、多维度的调控网络支配。“一个胚珠，一个大孢子母细胞”原则的建立依赖于促进MMC命运的细胞自主程序与来自周围细胞的既许可又限制该命运的非细胞自主信号的协同作用。胚珠原基的几何结构、细胞分裂模式和生长动力学为MMC特化提供了物理框架。高分辨率三维形态计量分析揭示，MMC的增大与其在珠心原基中的位置密切相关，顶端和基底细胞壁的差异性扩张赋予该细胞独特的梯形形态。表观遗传修饰——包括DNA甲基化、组蛋白变体沉积和小RNA介导的基因沉默——在维持和限制MMC命运中均发挥关键作用。
近年来，单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing，scRNA-seq）、高分辨率三维形态计量分析和基因编辑技术的快速发展使研究人员能够在单细胞分辨率下解析MMC特化的分子事件。这些研究在空间分子水平揭示了MMC特化背后的转录调控网络，阐明了雌性生殖系建立过程中细胞间通讯、激素信号整合和表观遗传重编程的协同机制。本综述系统总结了拟南芥MMC特化机制的研究进展，聚焦三个整合层面：细胞自主调控机制、从体细胞到MMC的非细胞自主信号，以及相邻体细胞维持自身命运并限制MMC数量的机制，并对该领域未来研究方向提出展望。
尽管拟南芥是解析MMC特化的主要模式系统，新出现的证据表明核心调控模块在被子植物中部分保守。在水稻（Oryza sativa）中，MSP1（MULTIPLE SPOROCYTE 1）是TPD1/EMS1信号模块的同源物，限制花药和胚珠中孢子形成细胞的数量，其功能缺失导致多个MMC样细胞形成。类似地，在玉米（Zea mays）中，MAC1（MULTIPLE ARCHESPORIAL CELLS 1）基因在生殖系发育中发挥保守的限制功能。然而，SPL/NZZ-WUS-KRP-RBR1轴和ERf-EPFL-BZR1模块在作物中的功能保守程度仍 largely 未被探索。未来在水稻、玉米和番茄中的比较研究对于确定拟南芥中建立的调控原则是代表普遍机制还是谱系特异性适应至关重要。
2. MMC特化的细胞自主调控机制
MMC命运的建立首先依赖于细胞自主调控网络。这些网络以核心转录因子和细胞周期调控因子为中心，整合激素信号和表观遗传修饰，确保单个L2层细胞正确启动生殖系发育程序。
SPOROCYTELESS/NOZZLE（SPL/NZZ）编码核定位蛋白，是MMC特化最关键的“主开关”。遗传证据表明，SPL/NZZ在L2层以细胞自主方式直接激活MMC命运决定程序。在spl/nzz突变体中，胚珠无法形成MMC，导致完全雌性不育，表明SPL/NZZ对MMC特化是必需的。
WUSCHEL（WUS）是另一个关键转录因子，在MMC前体细胞（孢原细胞）中瞬时表达。WUS的表达受到RETINOBLASTOMA-RELATED 1（RBR1）的严格抑制；wus突变体无法形成MMC，而RBR1功能缺失导致WUS异位激活和多个MMC样细胞形成。RBR1直接结合WUS启动子，通过转录抑制限制WUS表达域。在RBR1介导的限制下，WUS进一步间接激活下游靶基因WINDHOSE1（WIH1）和WINDHOSE2（WIH2）的表达，它们编码分泌型小肽，将调控信号传递给周围伴胞以协同促进大孢子发生。WUS表达域的精确空间控制是确保仅单个L2层细胞获得MMC命运的关键前提。
值得注意的是，SPL/NZZ和WUS之间存在复杂的调控互作。SPL/NZZ与MADS-box转录因子（如SEP3和STK）形成复合物，结合靶基因的CArG-box基序，从而在L2层诱导WUS表达；在L2层内部，SPL/NZZ可直接激活MMC命运程序。当RNA指导的DNA甲基化（RNA-directed DNA methylation，RdDM）途径突变导致SPL/NZZ异位表达扩展到更多珠心细胞时，出现多个MMC样细胞，进一步证实精确限制SPL/NZZ的空间表达对MMC单一性至关重要。
细胞周期调控因子在限制MMC数量中发挥关键作用。细胞周期进程与染色质状态紧密偶联；事实上，细胞周期转变可能作为早期胚珠原基发育中依赖于几何学和热力学的染色质状态开关。KIP-RELATED PROTEINs（KRPs，又称ICKs）是细胞周期蛋白依赖性激酶（cyclin-dependent kinase，CDK）抑制剂，抑制CYCLIN-DEPENDENT KINASE A;1（CDKA;1）活性，从而促进RBR1积累并阻断细胞周期进程。
SPL/NZZ-WUS转录轴与KRP-CDKA;1-RBR1细胞周期检查点之间的时间和层级关系正成为一个关键问题。当前证据支持以下模型：SPL/NZZ作为首要命运决定因子，在L2层启动MMC程序，而RBR1作为守门人，通过抑制WUS表达将该命运限制在单个细胞。ick/krp七重突变体分析揭示了KRPs在确保形成单个MMC和单个功能大孢子中的冗余功能。在七重突变体中，大多数胚珠形成多个MMC，胼胝质沉积模式和DMC1免疫染色均证实这些额外的MMC样细胞能够进入减数分裂并产生多个功能大孢子。
MMC特化过程中的生长素信号通过复杂的双重机制调控。SPL/NZZ通过双模式调控模块塑造生长素景观。首先，它促进PIN1介导的极性生长素运输，将生长素从其主要孢子体来源——表达TAA1的合点和珠柄——导向远端珠心。其次，SPL/NZZ限制珠心顶端局部的生长素生物合成能力。这种协调作用表明，珠心顶端的局部生长素最大值主要由来自空间限定的孢子体生长素库的方向性运输产生，而非珠心内部的从头合成。
MicroRNA160（miR160）及其靶基因AUXIN RESPONSE FACTOR 17（ARF17）构成MMC特化的核心调控回路。miR160通过负调控ARF17表达控制MMC形成。在miR160功能缺失突变体foc（floral organs in carpels）中，ARF17蛋白水平异常升高，导致多个大孢子母细胞样细胞形成。ARF17与SPL/NZZ存在遗传互作：在spl突变体中过表达ARF17可部分挽救MMC形成，表明ARF17通过调控SPL/NZZ功能促进MMC特化。
WIH1和WIH2编码植物特异性小肽，其功能与RAB GTPASE HOMOLOG A1（RABA1）相关。WIH肽可能招募RABA1修饰的囊泡影响生长素转运蛋白PIN1的极性定位，从而调控珠心表皮中的生长素积累。
油菜素内酯（brassinosteroids，BRs）在胚珠原基组织内局部生物合成。在MMC谱系内部，BR信号主要发挥启动染色质状态以强化命运承诺的功能。BZR1转录因子家族——包括BZR1、BES1及其同源物BEH1-BEH4——在去磷酸化后转位入核，调控参与miRNA加工和染色质重塑的基因表达。SWR1-SDG2模块与BZR1协同影响靶基因调控区的H2A.Z沉积，从而贡献于MMC命运的表观遗传稳定化。
赤霉素（gibberellin，GA）和细胞分裂素（cytokinin，CK）信号拮抗调控MMC特化。GA信号过度激活导致MMC数量和体积异常增加，而CK信号既是MMC特化所必需，又限制胚珠原基远端多个细胞获得MMC命运。机制上，GA通过促进B型反应调控因子ARR1/10/12的降解负调控CK作用，而液泡分选蛋白SHBY通过稳定ARR1/10/12蛋白拮抗GA信号。此外，CK信号通过其受体AHK2、AHK3和AHK4/CRE1促进珠心顶端SPL/NZZ和WUS的表达，为正确的MMC定位提供许可信号。
组蛋白变体H2A.Z的沉积在MMC命运调控中发挥重要作用。SWR1复合物介导靶基因启动子区的H2A.Z沉积，ARP6是该复合物的亚基。在arp6 er-119 sdg2三重突变体中，珠心原基中多个细胞获得MMC身份并进入减数分裂。SDG2介导的H3K4me3组蛋白修饰可能参与调控该过程。BZR1转录因子家族直接激活HYL1、DCL1和SE基因表达，该过程受SWR1-SDG2-ER信号模块调控。
RNA解旋酶MNEME（MEM）是另一个对MMC命运维持重要的表观遗传调控因子。MEM属于DEAD-box家族ATP依赖性RNA解旋酶，在MMC中特异性富集。在mem突变体中形成多个MMC样细胞，雌配子体核中高阶染色质结构和LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1（LHP1）的分布受到影响，表明MEM功能缺失导致表观遗传扰动。mem突变体还表现出无孢子生殖（apospory）特征，即雌配子体从两个非姊妹细胞起始发育。
DNA甲基化稳态是维持单个MMC的核心机制。系统性分析揭示，三种类型DNA甲基化（mCG、mCHG和mCHH）中任何一种的降低或升高均导致MMC样细胞异常增加，恢复甲基化平衡可挽救突变体表型。通过单细胞定量DNA甲基化分析，研究进一步揭示在MMC前体细胞中，局部mCHH水平在MMC标记基因KNUCKLES（KNU）表达之前下降。时间上，从头DNA甲基转移酶DRM2的水平在KNU表达前下降，而DNA糖基化酶DEMETER（DME）的水平仅在KNU表达后下降。这些结果表明，维持单个MMC的关键在于MMC谱系内DNA甲基化的精确时空调控。
DEMETER（DME）是一种DNA糖基化酶，在植物生殖发育中发挥关键去甲基化作用。DME在中央细胞中特异性表达，通过介导DNA去甲基化激活印记基因MEDEA（MEA）调控胚乳发育。近期研究进一步揭示DME也在MMC特化中发挥作用，其表达水平的精确调控对维持MMC区域适当的DNA甲基化平衡至关重要。
RNA指导的DNA甲基化（RdDM）途径通过细胞自主表观遗传稳定化在限制MMC数量中发挥关键作用。ARGONAUTE 9（AGO9）是RdDM机制的核心组分，通过结合24核苷酸（nt）小干扰RNA（siRNA）沉默珠心中的转座元件（transposable elements，TEs），从而控制生殖细胞特化。约50%的ago9突变体胚珠表现出超数MMC，表明AGO9功能缺失导致相邻细胞异常获得MMC命运。
RNA依赖性RNA聚合酶6（RDR6）和SUPPRESSOR OF GENE SILENCING 3（SGS3）参与反式作用siRNA（tasiRNA）生物发生，这些基因的突变导致多个MMC形成。tasiRNA途径与AGO9介导的RdDM途径平行作用，共同限制MMC数量。TAS3来源的tasiRNA通过限制L2层细胞中ARF3的表达抑制伴胞获得MMC命运。
MADS-box转录因子SEEDSTICK（STK）通过调控RdDM组分表达限制MMC数量。STK直接结合AGO9和RDR6的调控区，促进它们在珠心表皮下层L1层细胞中的表达，从而通过RdDM途径表观遗传抑制SPL/NZZ在珠心细胞中的异位表达。在stk突变体中，SPL/NZZ表达上调而RDR6和AGO9表达降低，导致多个MMC样细胞形成。
在拟南芥中，CLASSY（CLSY）家族蛋白（CLSY1-4）通过独立于组蛋白修饰（H3K9me2）的方式，与RNA聚合酶IV（Pol IV）的不同亚基互作实现位点特异性RdDM调控。
KNUCKLES（KNU）编码C2H2型锌指蛋白。早期研究揭示其在雌蕊基部结构和花分生组织终止中的作用。随后，KNU被检测到在MMC中特异性表达，现被广泛用作MMC身份的分子标记。然而，KNU在大孢子母细胞特化过程中的生物学功能仍不清楚，有待进一步研究。
以SPL/NZZ和WUS为核心转录模块是雌性生殖系特化的中枢调控枢纽，受多种激素信号途径的精细调控。生长素通过ARF17介导的SPL/NZZ活性调控对MMC分化起积极作用，而miR160维持适当的ARF17剂量以确保单MMC单一性。细胞分裂素作为核心许可信号，通过AHK2/3/4受体直接促进珠心顶端SPL/NZZ和WUS的表达，建立生殖系起始的空间能力区。相反，GA通过促进B型ARR转录因子降解拮抗CK功能，从而抑制CK依赖的生殖系促进信号。不同的是，MMC谱系内的BR信号主要通过BZR1介导的转录调控和H2A.Z沉积强化染色质状态。总之，这些激素途径通过不同模式——直接转录激活（CK）、间接遗传调控（生长素）、信号拮抗（GA）和染色质水平强化（BR）——汇聚于SPL/NZZ-WUS调控轴，从而将多层次激素空间梯度转化为稳健的二元细胞命运决定，确保MMC的精确特化。
3. 从体细胞到MMC的非细胞自主信号
MMC特化不仅依赖细胞自主程序，还受周围体细胞的精确调控。来自L1表皮、合点端和珠被的信号提供位置信息并对单个L2层细胞施加限制，确保其在正确位置获得MMC命运。
尽管SPL/NZZ在L2层以细胞自主方式发挥作用，但其在珠心顶端的表达主要定位于L1层细胞，并能以非细胞自主方式调控下层L2层的MMC分化。L1层的SPL/NZZ通过诱导L2层的WUS表达促进MMC形成。这种跨层信号传递确保MMC特化在正确位置——远端L2层——起始。
ARGONAUTE 9（AGO9）主要定位于珠心表皮L1层体细胞伴胞的细胞质中。AGO9优先结合24-nt siRNA，这些siRNA可从L1层移动到相邻L2层，通过RdDM途径在伴胞中建立DNA甲基化，从而沉默SPL/NZZ等生殖系程序基因的表达。这种非细胞自主移动信号是维持MMC单一性的关键屏障；ago9突变体中约50%的胚珠含有多个MMC。
来自孢子体组织的CK信号产生许可性梯度，上调远端L2层的SPL/NZZ和WUS表达，从而界定MMC特化的能力区。CK信号拮抗GA信号：CK既是MMC特化所必需，又限制胚珠原基远端多个细胞获得MMC命运。这种激素拮抗为MMC特化提供浓度依赖的位置信息。
由表皮 patterning factor-like（EPFL）家族小肽和ERECTA家族（ERf）受体激酶组成的信号模块是调控MMC特化和珠被发育的核心途径之一。ERECTA家族受体激酶包括ERECTA（ER）、ERECTA-LIKE 1（ERL1）和ERECTA-LIKE 2（ERL2），在珠心表皮L1层细胞、内珠被、合点区和珠柄中表达。
拟南芥EPFL家族包含11个成员，其中EPFL1、EPFL2、EPFL4和EPFL6在胚珠发育中发挥冗余调控作用。单突变体和双突变体表现正常育性，三重突变体育性降低，而epfl1/2/4/6四重突变体完全不育。在epfl1/2/4/6四重突变体中观察到两种不同表型：部分胚珠中细胞过度增大并获得MMC身份，但这些细胞未能发育为能完成减数分裂的功能性MMC；部分胚珠则完全无法形成MMC。这些结果表明EPFL家族小肽是ERf受体介导的限制MMC特化信号的关键配体。
接收到EPFL配体信号后，ERf受体激酶激活多条下游信号途径。首先，EPFL-ERf信号通过BR信号转导途径激活BZR1转录因子家族，后者瞬时激活WRKY23和NSN1的表达，从而抑制周围体细胞获得MMC命运。其次，SWR1-SDG2-ER模块促进BZR1蛋白在靶基因启动子区积累，上调miRNA加工途径关键组分的表达，如SE、HYL1和DCL1。遗传分析显示，er-119 hyl1双突变体胚珠表现出多个能进行减数分裂的MMC。
SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASES（SERKs）作为ERf介导信号转导中的共受体发挥作用。SERK1、SERK2和SERK3与ERf互作，该互作依赖EPFL家族小肽。serk1/2/3三重突变体表现出珠被发育停滞和异常胚囊表型，与er erl1/2相似。
PIN-FORMED 1（PIN1）是调控MMC特化过程中生长素极性运输的关键载体蛋白。PIN1在珠心表皮L1层细胞中呈现基底-顶端极性定位，将生长素从合点区和珠柄向远端珠心运输，在珠心顶端建立局部生长素最大值。在spl/nzz突变体中，珠心表皮和合点中的PIN1表达几乎消失，导致珠心顶端生长素最大值无法建立。当在spl/nzz突变体背景下用SPL/NZZ启动子驱动PIN1表达时，正常的生长素最大值和MMC分化得以恢复，证明SPL/NZZ通过直接激活PIN1表达决定MMC命运。
用生长素运输抑制剂N-1-萘基邻氨甲酰苯甲酸（NPA）处理野生型花序导致约62.6%的胚珠产生MMC样细胞，进一步证实PIN1介导的极性生长素运输在限制MMC数量中的重要性。
AUXIN RESPONSE FACTOR（ARF）转录因子家族将生长素信号转化为基因表达变化。ARF17主要在MMC、合点区和珠柄中表达，其蛋白水平受miR160精确控制。低水平ARF17蛋白对MMC形成至关重要。在foc（miR160功能缺失）突变体中，ARF17蛋白水平异常升高；同样，表达miR160抗性ARF17（pARF17::mARF17）的转基因植物中观察到MMC样细胞。相反，arf17突变体中MMC形成受损，arf17 spl-3双突变体中约74%的胚珠无法形成MMC。
ARF10是另一个在MMC周围细胞中发挥关键作用的ARF转录因子。在野生型植物中，ARF10-GFP表达仅限于MMC周围的细胞。然而，在miR160不敏感转基因系中，ARF10分布遍及整个胚珠，导致多个功能大孢子形成。这表明ARF10在MMC周围细胞中维持低水平信号，防止这些细胞分化为MMC样细胞。
SPL/NZZ、ARF17和PIN1构成精确的调控网络，确保单个MMC的正确特化。在该网络中：SPL/NZZ通过抑制ANT等合点基因表达促进PIN1表达；PIN1介导的生长素运输在珠心顶端建立生长素最大值；生长素诱导ARF17表达，而miR160精确限制ARF17蛋白水平；ARF17与SPL/NZZ遗传互作促进MMC分化；SPL/NZZ通过调控PIN1表达域进一步影响生长素分布。该调控网络整合转录因子调控、miRNA介导的翻译抑制、激素信号转导和极性运输等多层机制，形成确保“一个胚珠，一个大孢子母细胞”原则的复杂调控系统。
TPD1/MAC1（TAPETUM DETERMINANT 1/MULTIPLE ARCHESPORIAL CELLS 1）是一种富含半胱氨酸的分泌蛋白，作为EXS1/EMS1受体的配体。TPD1/MAC1从生殖细胞（包括MMC及其前体细胞）分泌，作用于周围体细胞，传递非细胞自主抑制信号以限制这些相邻细胞获得生殖系命运。在玉米中，MAC1功能缺失导致花药和胚珠中均形成多个生殖细胞，表明该信号模块在雄性和雌性生殖系发育中发挥保守的限制作用。
除EPFL家族和TPD1/MAC1外，其他富含半胱氨酸小肽也可能参与MMC相关的细胞间通讯。RAPID ALKALINIZATION FACTOR（RALF）家族肽和LURE型肽在植物生殖发育中发挥多种作用。RALF肽通过FERONIA（FER）受体激酶调控细胞伸长和防御反应，而LURE型肽作为花粉管吸引物介导受精。尽管RALF和LURE型肽在MMC特化中的直接功能尚未被证明，但其受体FERONIA已知在珠被和胚珠丝状器中表达，提示这些小肽可能通过尚未鉴定的机制以冗余或微妙方式参与MMC与周围细胞间的通讯。
在野生型胚珠中，关键调控因子的表达域被精确空间分离：SPL/NZZ主要在L1层顶端细胞中表达，非细胞自主调控下层L2层的MMC分化；WUS表达通过RBR1介导的抑制被限制在MMC前体细胞中；抑制因子WRKY23（和WRKY28）在伴胞（L2层）中表达而非珠心中心。这种关键调控因子的精确空间分离确保仅位于“正确位置”的单个L2细胞能接收到足够的许可信号并启动MMC程序。
这些源自L1表皮、合点端和珠被的多样化非细胞自主信号如何整合以确保仅单个L2细胞获得MMC命运？当前证据支持许可信号和限制信号在空间上分离、时间上协调的模型。许可信号（通过PIN1运输来自合点的生长素；来自孢子体组织的细胞分裂素）汇聚于珠心顶端，界定“能力区”；而限制信号（源自L1表皮的AGO9-RdDM；周围表皮细胞中的EPFL-ERECTA-BZR1级联；源自孢子体组织的赤霉素）作为侧向抑制线索，将相邻亚表皮细胞排除在该生殖系能力域之外。这些不同信号的主要整合枢纽是SPL/NZZ-WUS转录调控节点，它接收来自生长素（由ARF17介导）和细胞分裂素（由AHK组氨酸激酶受体介导）的刺激输入，同时其表达在相邻体细胞中被RdDM沉默表观遗传抑制。这种“空间重合”工作模型认为，仅位于多个许可性激素梯度重叠交叉点且在所有限制性抑制信号有效范围之外的单个细胞能完全启动MMC发育程序。
4. 相邻体细胞维持自身命运并限制MMC数量的机制
当MMC启动自身命运程序时，周围体细胞必须建立稳定的分子屏障以防止自身异常获得生殖系特征。该过程涉及表观遗传重塑、转录因子网络重编程和细胞壁修饰等多层事件。
相邻细胞接收到抑制信号后发生的最早变化之一是DNA甲基化水平的动态调整。在野生型胚珠中，中央MMC区域的mCHH水平低于周围细胞，这种差异对维持MMC与其邻居的不同命运至关重要。当DRM2（从头DNA甲基转移酶）功能缺失时，MMC及其相邻细胞的mCHH水平趋同，导致相邻细胞无法维持正常体细胞命运而异常获得MMC样特征。在相邻细胞中重新引入DRM2或敲低DNA去甲基化酶（DME）均能挽救drm1 drm2双突变体的超数MMC表型，证实周围细胞的DNA甲基化稳态是其正确发育反应的基础。
RdDM途径在维持相邻细胞DNA甲基化模式中发挥核心作用。AGO9在L1表皮伴胞中特异性表达，其蛋白不定位在MMC中。AGO9结合24-nt siRNA并指导DRM2在伴胞中建立和维持DNA甲基化，从而在体细胞中沉默与生殖系命运相关的基因（如SPL/NZZ）。在ago9或rdr6突变体中，SPL/NZZ在相邻细胞中异位表达，导致这些细胞异常启动生殖系发育程序。因此，RdDM途径作为移动表观遗传屏障，强化MMC相邻细胞的体细胞身份。
一个基本未解决的概念性问题是，胚珠发育过程中三类主要表观遗传重编程——动态DNA甲基化重塑、H2A.Z组蛋白变体沉积和移动小RNA途径激活——是作为MMC特化的上游指导性驱动因素，还是仅作为细胞命运承诺的下游次级后果。当前证据支持一个微妙的双功能模型：部分表观遗传改变作为因果性命运特化线索，而其他仅用于稳定已建立的生殖系身份。MMC前体中mCHH甲基化的位点特异性下降发生在可检测的KNU转录激活之前，代表一个早期许可性表观遗传转变，允许生殖系基因表达；在drm1 drm2双突变体中遗传破坏这种甲基化-去甲基化平衡可轻易触发超数MMC形成。同时，源自L1表皮细胞的AGO9依赖性RdDM信号通过表观遗传沉默亚表皮体细胞邻居中的SPL/NZZ发挥因果性抑制功能，将生殖系能力严格限制为每个胚珠单个细胞。相比之下，H2A.Z染色质沉积和H3K4me3等许可性组蛋白标记主要在MMC命运启动后积累，作为强化性表观遗传锁稳定生殖系转录程序并防止命运逆转。
接收到信号后，相邻细胞发生组蛋白修饰变化，这是染色质重塑和基因表达重编程的重要标志。相邻细胞中组蛋白变体H2A.Z的沉积受SWR1复合物调控。SWR1复合物亚基ARP6功能缺失导致靶基因启动子区H2A.Z沉积减少，从而影响正常基因表达。SDG2介导的H3K4me3修饰与SWR1复合物协同激活相邻体细胞中BZR1转录因子及其下游靶基因的表达。BZR1直接激活SE、HYL1和DCL1等miRNA加工因子基因的表达，这些基因在相邻细胞中的激活对限制MMC数量至关重要。此外，BZR1直接激活WRKY23和NSN1的表达，这些转录因子和信号蛋白在相邻细胞中特异性表达以抑制其获得MMC命运。在arp6 er-119 sdg2三重突变体中，SE、HYL1和DCL1等基因启动子区的H2A.Z沉积减少，导致其表达下调，从而形成多个MMC。
在细胞周期调控方面，RBR1与组蛋白去乙酰化酶（HDACs）形成复合物，参与细胞周期相关基因的转录抑制。然而，RBR1是否通过招募HDACs直接抑制WUS启动子的转录活性，以及组蛋白H1的磷酸化和乙酰化状态在MMC特化过程中是否发生动态变化，仍缺乏直接实验证据，有待进一步研究。
接收到MMC来源的信号后，相邻细胞中激活小RNA介导的基因沉默途径，作为维持体细胞命运的关键机制。RDR6和SGS3参与tasiRNA生物发生，这些基因的突变导致多个MMC形成。tasiRNA途径与AGO9介导的RdDM途径平行作用，共同限制MMC数量。TAS3来源的tasiRNA通过限制L2层细胞中ARF3的表达抑制伴胞获得MMC命运。
STK通过直接结合AGO9和RDR6的调控区促进它们在L1层下层细胞中的表达。AGO9优先结合24-nt siRNA，通过RdDM途径在转录水平抑制体细胞中SPL/NZZ等生殖系基因的表达。这种小RNA介导的基因沉默机制构成分子屏障，使体细胞能够维持自身命运并防止异常获得生殖系特征。
tasiRNA途径通过TAS3位点产生的tasiRNA限制下珠心中ARF3（AUXIN RESPONSE FACTOR 3）的表达。ARF3在MMC周围细胞中的表达被严格限制，防止这些细胞获得MMC命运。当tasiRNA途径受损时，ARF3在相邻细胞中异位表达，导致MMC样细胞形成。
接收到信号后，WRKY转录因子家族成员在相邻细胞中被激活，发挥抑制生殖系命运的功能。WRKY23是BZR1转录因子家族的直接靶基因，在MMC周围的亚表皮体细胞（L2体细胞）中特异性表达。在L1表皮感知EPFL-ERECTA介导的信号后，BR信号通过BRI1受体激活BZR1；BZR1随后进入细胞核并结合WRKY23启动子激活其转录。WRKY23的表达确保相邻细胞维持体细胞命运而不获得MMC身份。
WRKY28是另一个在相邻亚表皮细胞中发挥抑制功能的WRKY转录因子。WRKY28的表达由KLUH/CYP78A5（KLU）激活，KLU是细胞色素P450家族成员，在内珠被原基中表达，通过SWR1复合物介导的染色质重塑非细胞自主激活相邻细胞中WRKY28的表达。WRKY28的表达模式与WRKY23互补，二者共同构成抑制相邻细胞获得MMC命运的双重保障机制。
wrky28突变体表现出多个MMC样细胞表型，与wrky23突变体相似，表明这两个转录因子功能冗余。值得注意的是，qui-1突变体中的多个MMC样细胞表型比wrky23和nsn1单突变体更严重，部分额外MMC能进入减数分裂，这一现象在wrky23和nsn1突变体中未观察到，提示BZR1可能调控其他未鉴定的靶基因以进一步限制MMC进入减数分裂。
NUCLEOSTEMIN-LIKE 1（NSN1）是BZR1转录因子家族的另一个重要靶基因，编码核仁GTP结合蛋白。NSN1在相邻细胞中的表达受BR-BZR1信号途径调控，其功能是限制这些细胞获得MMC命运。在动物中，NSN1同源物已知参与调控干细胞增殖和核糖体生物发生。在拟南芥中，NSN1与WRKY23协同抑制相邻细胞获得MMC命运，nsn1 wrky23双突变体表现出比任一单突变体更严重的多MMC表型。
相邻体细胞通过多种配体-受体和表观遗传移动RNA系统感知并响应源自L1表皮层和中央MMC前体的多类细胞间信号。L1表皮细胞中表达的ERECTA家族受体激酶（ER、ERL1、ERL2）识别分泌型EPFL家族小肽，触发下游信号级联，最终在L2体细胞中BZR1依赖性转录激活WRKY23和NSN1以阻断异位生殖系获得。在禾本科作物如水稻中，MMC前体分泌TPD1同源肽OsTDL1A，被周围体细胞伴胞中表达的LRR受体激酶MSP1感知；该配体-受体模块传递保守的非细胞自主抑制信号，限制体细胞采用生殖系命运，功能缺失突变体产生超数胚珠MMC样细胞。同时，装载入AGO9蛋白复合物的移动24-nt siRNA从L1伴胞表皮细胞向内移动到亚表皮L2层，通过经典RdDM途径在包括SPL/NZZ在内的位点建立抑制性DNA甲基化。所有三类信号输入的整合最终汇聚于染色质水平：抑制性表观遗传标记（DNA超甲基化、H2A.Z组蛋白变体沉积）和许可性体细胞组蛋白修饰（如H3K4me3）协同建立稳定的体细胞转录身份，使其难以向生殖系命运转换。
胼胝质（β-1,3-葡聚糖）沉积是MMC和减数分裂细胞的的重要细胞学特征。在野生型胚珠中，减数分裂前可在MMC周围的细胞壁中观察到微弱点状胼胝质沉积。第一次减数分裂后，新形成的细胞板处出现强胼胝质盘或带，珠心珠孔端也可见强烈胼胝质沉积。第二次减数分裂后，合点核分裂形成的新细胞板处出现第二条胼胝质带，而珠孔核形成的预期细胞板处几乎观察不到胼胝质。这种特征性胼胝质分布模式（两条主要胼胝质带加上珠孔向胼胝质沉积）是单个MMC完成减数分裂的标志。
在形成多个MMC的突变体中，每个MMC产生各自的特征性胼胝质沉积模式。例如，在ick/krp七重突变体中，约17%的胚珠含有一个典型胼胝质沉积模式（源自单个MMC），约61%含有两个，22%含有三个或更多。这些数据表明七重突变体中的多个MMC能够完成减数分裂。tramgap突变体分析进一步证实胼胝质沉积作为MMC身份标记的可靠性：在含有多个增大细胞的tramgap突变体胚珠中，多个细胞表现出胼胝质沉积，表明这些细胞均已获得MMC身份。
胼胝质沉积不仅是MMC和减数分裂细胞的形态学标志，还可能发挥重要生理功能。作为细胞壁多糖，胼胝质可能在减数分裂期间充当临时
