在Ceratopteris richardii的雄蕊柄分化及雄性配子体发育过程中，细胞分裂与谱系动态的变化

《Communications Biology》：Cell division and lineage dynamics during antheridium differentiation and male gametophyte development in Ceratopteris richardii

　　

摘要

陆地植物的有性生殖涉及多种配子产生和受精策略，这些策略在种子植物（通过花粉传递精子）和无种子植物（如蕨类）之间存在显著差异。无种子植物的精子是在独立生长的配子体上、由特化的多细胞结构——精囊产生的。尽管精囊在有性生殖中起着关键作用，但调控蕨类植物精囊分化和雄性配子体发育的细胞机制仍大部分未被探索。在这里，我们利用非侵入性的时间延迟共聚焦成像技术结合计算三维分析方法，重建了蕨类植物Ceratopteris richardii中精囊发生、增殖和分化的详细过程。研究结果表明，精囊的发育始于高度保守的不对称细胞分裂，从而产生不同的无菌细胞系和精子发生细胞系。精子发生细胞经历同步且连续的增殖，随后进行程序性分化，最终形成从成熟精囊中释放的游动精子。相比之下，无菌细胞系的细胞分裂较为有限，主要形成围绕精子发生核心的结构支持组织。此外，定量分析揭示了之前报道的信号分子antheridiogen和脱落酸对精囊发生及精子发生细胞增殖的拮抗作用背后的细胞机制。这些发现阐明了调控有性分化的保守机制和特定细胞系的差异机制，为理解陆地植物间的生殖策略及激素介导的发育过程提供了比较性见解。