Nature Commun | 武汉大学赵鹏课题组发现母体组织“珠被绒毡层”在植物胚胎模式建成中的新作用

在被子植物中，种子主要由胚、胚乳和种皮三个重要部分组成。胚胎和胚乳分别是由卵细胞和中央细胞经受精作用发育而来，而种皮则是由母体组织珠被发育而来。在一些植物如拟南芥中，珠被最内侧细胞会特化发育形成“珠被绒毡层”( integumentary tapetum)，珠被绒毡层在形态结构上与花药绒毡层类似，但其在植物种子发育过程中的作用却一直了解甚少。

近日，武汉大学生命科学学院赵鹏教授课题组在Nature Communications发表了题为Autophagy-mediated degradation of integumentary tapetum is critical for embryo pattern formation的研究论文，发现自噬介导的珠被绒毡层降解在植物胚胎模式建成和种子发育过程中起着至关重要的作用。

作者采用多种研究手段证实在植物种子发育过程中，珠被绒毡层存在着较强的自噬活动，并发现自噬对珠被绒毡层细胞程序性死亡的适时启动至关重要。研究发现自噬缺陷会导致珠被绒毡层降解延迟和胚胎模式建成异常，最终导致种子败育。当特异恢复自噬缺陷突变体atg5珠被绒毡层中的自噬活动，不仅能够回补珠被绒毡层降解的缺陷，同时也能够回补胚胎模式建成的缺陷，表明母体组织“珠被绒毡层”的适时降解对植物胚胎模式建成至关重要。野生型、atg5突变体和atg5突变体珠被绒毡层特异补偿株系胚胎的比较转录组分析进一步印证了这一重要发现。

综上所述，该研究创新性的发现了自噬介导的珠被绒毡层降解在植物胚胎模式建成和种子发育中的重要作用，对深入探讨母本信息调控胚胎发生的分子机理以及正确认识杂交过程中的母本作用具有重要指导意义。

图1. 珠被绒毡层存在强烈的自噬活动

武汉大学生命科学学院博士研究生赵琳琳为本论文第一作者，武汉大学生命科学学院赵鹏教授为本论文通讯作者。该研究得到“国家自然科学基金”、“湖北省杰出青年基金”、“湖北省洪山实验室重大项目”和“杂交水稻全国重点实验室培育项目”的资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46902-8