你以为只有人类有蓝色小药丸?植物也有!本视频出自【万有青年烩at中关村朝阳园】之“科学时光机”。我在十年前受到了一句话的蛊惑,就是说21世纪是生命科学的世纪。于是在实验室摸爬滚打了这么多年,今天我想跟大家分享一点点有关植物性生活的知识。从标题中“植物羞羞的前戏”大家可以猜得到,所以我大概介绍一下前戏过程中的重要角色,TA的名字叫金箍棒。
在此之前,我们先来了解一点点常识。这是一个卵细胞和人类的精子,数以亿计的精子通过TA们长长的尾巴游向卵细胞,最终会有一颗脱颖而出,两者结合形成受精卵,我们大家每个人都是经历了这个过程,来到了这个世界上。
那植物的性生活呢?其实植物也不例外。植物性生活场所发生在花当中,精细胞在上面,花药的位置,而卵细胞在靠下子房的位置,空间上TA们是分开的。于是如果TA们要完成受精,就需要空间上的靠近,所以第一步就是大家都听过的授粉,这一步一般由刮风、昆虫运动传播,使得花粉落到柱头上。
这样完成了性生活?其实不是的,人家真正的性生活还没有开始。在完成上述步骤之后,当花粉落到柱头上,因为植物的精细胞没有尾巴,不会游泳,所以落到这个地方被卡住了。这个时候,TA们也有自己的机制来完成下一个步骤。TA会长出一根黄色花粉管,像一个列车一样,把TA(精细胞)运输到卵细胞的身边完成受精。“金箍棒”有什么用?我们实验室一直在关注这个过程,并且去年的时间发现了一个特别重要的基因叫金箍棒。
大概来说,金箍棒是这样一个作用,大家看下面两幅图片,一个是彩色的一个是黑白的,但都是一个地方照出来的。这是七个圆的花粉,绿色越多代表金箍棒越多,这样的花粉其实TA们是不能萌发的。但是这种几乎没有什么绿色,或者只有一点点绿色的,我们用黄色星号打出来的,TA们的花粉管容易长出来,这就说明了金箍棒在花粉萌发过程中是起到抑制作用的。
这个工作我们实验室在去年9月份发表在植物学界最权威的杂志《Plant Cell》上面。知道了大概的作用以后,我希望给大家简单通过一组对比图来介绍一下TA的机理:上面一行是正常的,下面一行是变异的。上面一行正常的是说,野外大家看到的花是这样的,经过一段时间的潮湿处理后,灰灰的花粉还是没有萌发,干燥有活力。
当人工授粉授到柱头上以后,TA就可以及时萌发,并且受精,生成了健康的果实,这些果实解剖开以后,会看到种子是圆润、饱满、有活力的。
前面我们也提到了金箍棒的作用是抑制了萌发的过程,所以说当用变异材料做实验的时候,因为TA们提前萌发了,没有金箍棒,所以不能实现抑制。提前萌发的花粉就不能再用于受精了,所以把剩下来的,同样进行授粉的时候,结出的果是短小无精打采的。接着把TA们解剖开来发现,有的地方有种子,有的地方没种子,是空的。
因此我们可以概括一句话,金箍棒的作用是在花粉萌发过程中,帮助调节速度的,或者是抑制TA萌发的。实际生产中有用吗?以上这些实验室工作介绍完了以后,大家可能会想问这些有什么用?简单举一个例子,在自然界中我们会遇到很多不太好的条件,这些逆境比如说潮湿、干旱、高盐等等,金箍棒在潮湿环境中就可以控制花粉萌发的快慢。
因此我们就在设想,如果说水稻在大田间遇到了特别潮湿的环境,下了很多天的雨,TA们不能正常的结种子,我们是不是能够人为改变一下金箍棒的含量,从而让TA控制到最合适的萌发时间,以达到最高产的效率。我觉得这也是我们科研工作者的一种期待,谢谢大家。