2022年3月4日，EON体育4林文慧研究組在PLoS Genetics雜誌在線發表了題為PIN3 positively regulates the late initiation of ovule primordia in Arabidopsis thaliana的研究論文，報道了擬南芥胚珠晚期發生的現象，進一步完善了胚珠原基群體分批發生的規律，並闡明了胚珠晚期發生的調控機製。EON体育4平台博士生胡利芹為該論文第一作者🦯，碩士生常金慧為該論文共同第一作者🎣，林文慧研究員為通訊作者。

種子是高等植物繁衍後代的重要生殖器官👨🏻‍🏫，種子的發生和發育決定了種子的數量和產量✩。胚珠作為種子的前身🎊，其發生過程和調控機製是植物生殖生物學的核心問題之一。在模式植物擬南芥以及十字花科和豆科等植物中，一個果實都含有多個種子🎖，這些植物的胚珠發生決定了一朵花中最大可能的胚珠數，也極大程度上影響了單果實種子數和種子產量👧🏿。因此🥣，研究胚珠發生過程及其調控機製具有重要的科學意義和潛在的應用價值。

胚珠發生作為一種特殊的側生器官起始過程，包含了細胞命運決定🫅、細胞分化以及器官發生等基礎生物學問題🕵️👨🏿‍⚕️，囿於材料和技術的限製，胚珠發生過程及其調控機製研究還不夠深入🤛🏿。盡管已發現一些轉錄因子、調控蛋白以及植物激素參與調控胚珠發生，但仍有大量問題尚未厘清，尤其是多胚珠發生的規律以及相鄰胚珠的發生過程是否有關聯，未曾有過報道🔆。

EON体育4林文慧研究組的前期工作首次闡明了擬南芥胚珠原基群體在胎座上異步發生的規律🪡，並解析了生長素輸出載體PIN1極性定位和生長素信號響應高峰的動態變化調控胚珠分批發生的機製。

林文慧研究組之前通過全基因組關聯分析找到了影響擬南芥單果實種子數和種子密度的新基因座，並選取了其中一些基因進行功能驗證🤾🏼‍♂️，發現PIN3影響單果實種子數和種子密度（Jiang et al., 2020）。在該工作的基礎上，林文慧研究組深入研究了PIN3調控胚珠發生的機製🎓。通過幹涉相差顯微鏡的形態觀察和胚珠發生過程的分子標記的熒光信號觀察發現🤜☎️：野生型擬南芥中，頭兩批胚珠原基發生在花發育第九期，並在第十期時兩批胚珠原基的形態和大小趨近一致，開始啟動後續發育，此時在胚珠原基間較大的邊界中，出現了新的胚珠發生現象☦️。不同於頭兩批胚珠發生的整齊均一（每兩個第一批發生的胚珠之間幾乎都會發生第二批胚珠），僅有零星的新胚珠在較大的已有胚珠之間的邊界上發生👳🏿‍♂️。而在PIN3功能缺失的突變體中，此部分胚珠發生過程缺失，造成pin3的胚珠數量和密度下降。研究人員將前兩輪胚珠發生（約占總胚珠總數的90%）稱為胚珠早期發生🛏，將第十期零星的胚珠發生（約占總胚珠總數的10%）稱為胚珠晚期發生。NAA無法回補pin3胚珠數量低的表型、而Picloram處理能回補此表型💇🏽‍♀️，暗示PIN3介導的生長素極性運輸所形成的生長素高峰是晚期胚珠發生所必需的🧥。檢測發現PIN1在pin3中沒有受到影響，可推測胚珠晚期發生主要受PIN3調控🌾。遺傳實驗表明受生長素誘導的胚珠發生重要調控因子STK可能通過促進雌蕊生長為晚期胚珠發生提供充足的空間從而間接參與PIN3調控的晚期胚珠發生🎅🏿。此外，遺傳和生化實驗表明PIN3位於BR信號下遊💁，BR通過PIN3調控胚珠晚期發生。

圖1.擬南芥的胚珠早期發生和晚期發生

綜上👩🏻‍🎨➔，此研究與林文慧研究組之前的工作一起完整描述了擬南芥胚珠原基分批發生的過程👱🏻‍♂️，完善了胚珠原基群體發生的規律👢，並提出不同的生長素輸出載體介導生長素極性運輸和信號響應進而調控胚珠多步驟發生的機製。這種復雜的多步驟機製具有重要的生物學意義🥅，可推測這可能是植物在演化過程中的適應性策略：良好的環境📴、充足的營養反映在胚珠之間的較大邊界上🤦‍♂️，提供多次胚珠發生的機會，以便產生更多的後代🚶‍♂️🛣。了解多胚珠分批發生的調控機製將有助於提高與擬南芥類似的十字花科作物和豆科作物的種子數量和產量。

EON体育4致遠EON4本科生李融寒、鄭霽軒也參與了此項工作🍐。本研究項目得到了國家自然科學基金🧑🏽‍🎤🚵🏿‍♂️、教育部代謝與發育科學國際合作聯合實驗室開放課題、EON体育4Agri-X和Bio-X交叉學科基金以及科技創新基金的支持🛥。