植物雌配子形成的实时成像

名古屋大学，横滨市立大学和中部大学的科学家开发了一种系统，可以对植物中雌配子的形成进行实时成像。

在开花植物中，精子细胞和卵细胞相遇，并在花中受精。在花粉中形成精子细胞，在胚珠中形成卵子细胞，胚珠即成为种子的结构。然而，由于胚珠被埋在雌蕊的深处，迄今为止，尚不可能观察到活植物中卵细胞的形成。

该小组由名古屋大学转化生物分子研究所(WPI-ITbM)的栗原大辅博士和东山哲也博士，横滨市立大学原原生物研究所的佐佐木大一博士以及中部大学的铃木孝正博士领导生物科学与生物技术学院使用他们先前开发的胚珠培养技术，成功捕获了胚珠内形成的卵细胞的图像。最重要的是，他们能够分离卵细胞及其附近的细胞，并通过分析在这几个细胞中表达的基因，确定与卵细胞相邻的细胞如何决定其命运。

进行有性生殖的生物通过涉及男性和女性配子的受精过程产生后代。在动物中，雌配子(卵)是由减数分裂产生的，减数分裂是一种细胞分裂的类型，可将细胞中存在的染色体数量减半。但是，开花植物的过程相当漫长。减数分裂后，核分裂症(核分裂)在细胞内发生3次，导致产生具有8个核的单个细胞。然后该细胞分裂，产生具有多种不同作用的细胞，包括两个配子，卵细胞和中央细胞，以及协同细胞。但是，目前尚不完全清楚由这种分裂过程产生的七个新细胞中是如何产生两个雌配子的。

使用他们先前开发的胚珠培养方法，研究小组尝试实时观察拟南芥中雌配子的形成。他们看到，当第一次核分裂发生时，产生的两个核到达细胞的相对末端。再次分为四个，原子核然后沿着细胞的边缘排列。最后，再次分成八层，在细胞核周围构建质膜，形成附着在两个配子(卵细胞和中央细胞)上的细胞。观察了157例这种分裂的病例后，他们发现靠近花粉管穿透的细胞核将成为协同细胞，卵细胞和中央细胞的细胞核，表明细胞内的细胞核位置与细胞命运密切相关。 。

接下来，为了找出何时确定各种细胞的命运，他们分析了对协同细胞的分化和功能很重要的特定转录因子myb98表达的开始时间。他们发现myb98在细胞核分成8个后不久就开始表达，并被质膜包围。考虑到卵细胞的特异性转录因子也可以在早期的卵细胞中发现，可以认为细胞命运是在质膜形成后立即确定的，甚至可能是在更早的时候确定的。

确定细胞命运的时间很重要，因为它使我们能够洞察植物如何通过灵活地改变细胞命运来保持对环境条件的适应性，从而确保关键细胞(例如配子)的存活。

展望未来，研究团队的重点是发现细胞命运的变化是如何完成的，并解释其分子机制。一旦对分子机理进行了分析，预计该研究领域将有助于提高植物受精率和环境抗性的方法的开发，为解决影响全球数百万人的粮食供应中的关键问题提供了前景。

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