開花植物的精細胞被包裹在花粉營養(yǎng)細胞的細胞質中，形態(tài)呈梭形，其細胞壁很薄且不連續(xù)。授粉后，兩個精細胞被花粉管運送到胚囊釋放后，分別與卵細胞和中央細胞受精，啟動胚胎和胚乳的發(fā)育。精細胞這種特殊的幾何形狀是如何維持的？其背后的生物學意義是什么？這些一直是一個謎。 

　　最近，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所楊維才/李紅菊團隊的研究發(fā)現(xiàn)，三個單價陽離子/質子反向轉運蛋白CHX17、CHX18和CHX19蛋白定位于精細胞質膜和內(nèi)膜系統(tǒng)。正常精細胞在各個發(fā)育階段都保持梭型，然而chx17/18/19突變體花粉在成熟脫水前，精細胞呈球形，在脫水后變?yōu)樗笮?，在體外吸水或在柱頭上再吸水后又變?yōu)榍蛐?，在胚囊中釋放后，精細胞快速破裂并消失，導致受精失敗，植物敗育。而精細胞中的水通道基?em>TIP5;1突變可以部分恢復這一缺陷。這些結果表明，CHX17、CHX18和CHX19介導一種細胞自主的滲透保護機制，對于維持精細胞的形狀和完整性至關重要。

　　開花植物在授粉前后，花粉的水含量劇烈變化，而花粉管在胚囊中釋放精細胞后，精細胞經(jīng)歷外環(huán)境的徹底改變。該研究解釋了為什么精細胞在多次劇烈的環(huán)境變化下，仍能維持特有的梭形性狀，揭示了開花植物的精細胞自主滲透調(diào)節(jié)的分子機制及其對雙受精的重要性。

　　相關研究論文發(fā)表在Molecular Plant雜志（DOI:10.1016/j.molp.2022.07.013）。中科院遺傳發(fā)育所博士陳澍燕為該論文第一作者，李紅菊為通訊作者，楊維才和美國馬里蘭大學教授Heven Sze指導了此項工作。該項目得到國家自然科學基金的資助。

開花植物精細胞的自主滲透調(diào)節(jié)機制模型