責編 | 奕梵

在被子植物中，種子通常由三種遺傳背景不一樣的結構組成，分別是合子胚（2n）、胚乳組織（3n）以及來源於母本的種皮組織（2n）。前人的研究已經表明胚乳的發育對胚胎發生是必要的，然而胚乳的發育是否依賴胚胎發生目前尚無定論。

2021年1月25日，武漢大學生命科學學院孫蒙祥團隊在The Plant Cell線上發表了題為Endosperm Development Is an Autonomously Programmed Process Independent of Embryogenesis 的研究論文。該研究發現，植物種子的胚乳發育是一個自主發生的過程，獨立於胚胎發生。

該研究利用兩個擬南芥單受精突變體（dmp8dmp9和gex2），詳細觀察了其產生的無胚種子中胚乳發育的整個程序。結果發現，無胚種子中胚乳的起始分裂，早期核的遷移，遊離核的分佈以及胚乳細胞化都能正常完成，與野生型的相應過程相似。此外，胚乳特異的標記基因也表達正常。因此證實了胚胎的存在對於胚乳的發育不是必需的。

在擬南芥中，胚乳最終會降解，為胚胎提供養分。當缺少胚胎時，胚乳的講解過程仍會正常啟動，儘管與野生型相比速度要慢得多。為了進一步探究胚乳細胞程式性細胞死亡的起始是否依賴胚胎發生，該研究組檢測了胚乳細胞核DNA片段化的情況，發現在無胚種子中，胚乳細胞程式性死亡訊號的呈現模式與野生型相同，同時幾個胚乳分解或細胞程式性死亡的標記基因的表達水平在無胚種子中無明顯變化，從而進一步證實了胚乳降解的起始也是一個獨立發生的過程，不需要來自胚胎的任何訊號。

作者還觀察了不同受精型別的種子中，種皮發育的情況。在沒有胚乳的情況下，種皮發育沒有啟動。相反，種皮在沒有胚的情況下能夠正常發育。因此，種皮發育的啟動主要取決於胚乳，而不取決於胚胎。

胚乳發育是一個自主發生的過程（圖：Tian Zhang, In Brief, The Plant Cell, 2021）

基於以上結果，該研究提出了胚乳在種子發育中的中心作用。這些結果釐清了種子發育機制的認識誤區，為進一步剖析胚胎、胚乳和種皮之間的復綜錯雜的關係提供了新的觀點，也為農業生物技術中無融合生殖種子的構建提供了理論基礎。

延伸閱讀：

Nature Plants｜釐清多年的認識誤區！武漢大學孫蒙祥團隊提出植物受精後父母親本調控胚胎髮育的新觀點

論文連結：

https://doi.org/10.1093/plcell/koab007