2020年11月10日，武汉大学生命科学学院孙蒙祥教授团队题为“Equal parental contribution to the transcriptome is not equal control of embryogenesis”的重要成果，以封面文章见刊于Nature Plants，揭示了父母亲本对转录组的同等贡献不等同于对胚胎发育的同等贡献的作用机制。此项研究是孙蒙祥教授团队继2019年在Developmental Cell上发表关于植物胚胎“母本-合子基因组控制转换规律”、2020年3月Nature Communications上发表关于植物“早期胚胎发生过程中细胞命运决定的分子机制”后，进一步提出了关于父母亲本调控植物胚胎发育的新观点。
植物合子（Zy）通常进行一次不对称分裂形成两个子细胞，即一个体积较小的顶细胞（AC）和一个体积较大的基细胞（BC）。体积较小的顶细胞将持续分裂发育形成胚胎（EP）的主要部分，而体积较大的基细胞则经少数几次分裂形成胚柄（Sus）。该研究团队发现父本和母本基因组在早期原胚的顶细胞和基细胞的转录组中的贡献是相同的。随着胚胎的进一步发育，植物受精卵一次分裂形成的顶、基细胞在发育命运及对胚胎发生的贡献截然不同。非常有趣的是，该团队通过对不同生态型拟南芥（Col-0, Ler, Ws, Cvi 和C24）进行遗传杂交实验，并结合等位基因转录组分析方法，证明来源于亲本的基因显示出发育阶段依赖和细胞系依赖的等位基因表达模式，且发现基细胞（BCLs）的伸长与分裂主要是由母本控制的。
Figure 1. Maternal effect on BCL development in early embryogenesis.
研究者们经过长期的探索，创建了独特的拟南芥早期胚胎顶、基细胞系分离技术，分离并收集了早期胚胎发育过程的的顶细胞系（ACLs）和基细胞系（BCLs），并结合单细胞测序技术构建了细胞系特异的转录组数据库。通过特异的等位基因转录组分析，发现父母亲本双方对胚胎顶、基细胞系的转录组具有同等贡献。然而意外的是，发现基细胞系的形态建成却具有母本控制特征。因此，本篇论文首次以确凿的实验证据证实了父母亲本对胚胎转录组的贡献和对胚胎发育的贡献是两个不同的发育生物学事件。该团队的一系列研究成果对人们深入探讨植物胚胎发育的调控机理以及正确理解杂交育种中父母亲本的具体作用都具有重要的指导意义。
该成果是孙蒙祥团队在植物胚胎发育领域继2020年3月在发表“早期胚胎发生过程中细胞命运决定的分子机制”后的又一力作。赵鹏副教授和博士后周雪妹为论文共同第一作者，孙蒙祥教授和赵鹏副教授为共同通讯作者，永利集团3044参与了转录组的测序分析工作。此研究受到国家自然科学基金的资助。
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