根據(jù)斯坦福大學生物學教授Virginia Walbot和研究生Timothy Kelliher,所說，答案驚人的簡單。在一組精巧的實驗中，研究人員證實發(fā)育花卉內(nèi)深處低氧水平就是觸發(fā)性細胞形成的必要條件。

　　生物通報道多年來玉米的性生活吸引了大量的熱切關(guān)注。在公元前5000年時，美洲的農(nóng)學家們采用異花授粉的植物來生產(chǎn)更大的植物或彩色果核，從而生成了第一個雜交玉米品種。

　　今天，玉米雜交制種成為了一種數(shù)十億美元的產(chǎn)業(yè)，并且雜交育種對生產(chǎn)大多數(shù)其他的物種也同樣十分重要。然而盡管植物繁殖在農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)中占據(jù)中心地位，研究人員卻一直未能解答一個基礎(chǔ)的問題：植物的性細胞從何而來？

　　根據(jù)斯坦福大學生物學教授Virginia Walbot和研究生Timothy Kelliher,所說，答案驚人的簡單。在一組精巧的實驗中，研究人員證實發(fā)育花卉內(nèi)深處低氧水平就是觸發(fā)性細胞形成的必要條件。

　　這一發(fā)現(xiàn)不僅僅是學術(shù)興趣。

　　“控制植物繁殖對于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是相當重要的，”Walbot說。

　　在玉米產(chǎn)業(yè)中，使種子去雄仍然是通過手工操作的方式控制誰讓誰受精，一項開關(guān)性細胞生成的技術(shù)可顯著提高對植物雜交育種的控制。

　　該研究論文發(fā)布在近期的《科學》（Science）雜志上。

　　當兩朵花彼此深愛

　　所有的開花植物都在稱為花藥的結(jié)構(gòu)中生成花粉。然而在這些花藥成熟前，它們排列在植物深處的一個三葉草形狀中。每個三葉草樣裂片中的中央細胞將轉(zhuǎn)變?yōu)樾约毎⒆罱K變?yōu)榛ǚ邸?/p>

　　植物中這一發(fā)育背后的機制并不清楚。在動物中，周圍細胞向生殖細胞發(fā)送信號開始形成單個生成細胞（founder cell）。Walbot和Kelliher都傾向于這一觀點，并確定了兩種有希望的信號分子MAC1和MSCA1.。缺失MAC1蛋白的植物形成了太多的生殖細胞。缺失MSCA1的植物根本沒有生殖細胞。

　　顯然，MAC1對于組織生殖細胞周圍的非性細胞非常重要，而MSCA1則是細胞形成性細胞所必需的。但是對于兩者之間的聯(lián)系，以及什么最初導致了它們的表達仍不清楚。

　　盡管大多數(shù)研究人員認為，與在動物中一樣，性細胞是從一組特殊帶有預定作用偏向的細胞發(fā)育而成，Walbot和Kelliher看到了兩條線索暗指其他。

　　首先，這些性細胞的物理排列并沒有指明單個“生成細胞”的存在。其次，MSCA1酶運作的方式表明氧水平有可能在信號傳導過程中發(fā)揮了作用。

　　植物內(nèi)的環(huán)境可能是“氧化的”（氧氣充足，偏愛氧化）或是“還原的”（氧化被阻止，通常因缺乏活性氧，偏愛相反的還原過程）。MSCA1恰巧通過還原發(fā)送信號，這意味著不同的氧水平有可能具有不同的發(fā)育影響。

　　為檢驗這一理論，研究人員將一種探針插入玉米未成熟的花藥組織中。他們發(fā)現(xiàn)：異常低氧水平（有可能是快速生長的花藥代謝活動的副作用）——在精確的時間，細胞開始轉(zhuǎn)變?yōu)榱诵约毎?/p>

　　玉米之子的研究

　　密切關(guān)注整個植物的生育過程對于雜交育種產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要。田地里通常會種植兩種不同品種的玉米種使其雜交。為了防止植物自花授粉，導致次等品質(zhì)的植物，需要去除一個物種的所有雄花穗。

　　這是一個艱巨的任務(wù)，需要專門的去雄機器，隨后還有專人檢測遺漏的植物。

　　“目前他們每年要對100萬英畝的玉米去雄花穗，每英畝2萬株植物。有數(shù)十億手動去雄植物，”Walbot.說。

　　不育玉米品種已不需去雄，但自花授粉的版本被證實難于改良。低氧絕育法可使自交變得更簡單，允許應(yīng)用于大量的品種。

　　“我們把留下這些應(yīng)用給產(chǎn)業(yè)，”Walbot.說。但研究的影響可能是廣泛的。假設(shè)這些結(jié)果適用于所有開花植物，如許多研究小組現(xiàn)在正在尋求確證的，這一發(fā)現(xiàn)可能為一系列的農(nóng)作物提供新水平的生育控制。

　　斯坦福大學正在就論文的一些結(jié)果申請專利。