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19世紀(jì)確立了“種”的概念。物種與物種之間存在著生殖屏障，特別是精細(xì)胞和卵細(xì)胞受精前發(fā)生的物種之間的不相容性，稱為生育前障礙，被認(rèn)為是一種避免將有限資源分配給不良后代的機(jī)制。不過(guò)，科學(xué)家對(duì)生物體確定自身與其他物種區(qū)別的分子機(jī)制仍不盡了解。
東京大學(xué)的一個(gè)研究小組在植物擬南芥中發(fā)現(xiàn)了基因Stigmatic Privacy 1（SPRI1），并分析了其功能。該基因位于雌蕊尖端柱頭接收花粉的質(zhì)膜上，編碼雌蕊因子能主動(dòng)排斥外來(lái)花粉。研究小組發(fā)現(xiàn)，SPRI1能識(shí)別同種花粉，并且參與從外來(lái)物種中排除異種物種的機(jī)制。在缺損SPRI1基因的突變株中，通常應(yīng)被排斥的異源花粉侵入到了擬南芥花粉中。
由于異種花粉的侵入導(dǎo)致正常受精受阻，SPRI1蛋白在野外環(huán)境中物種之間不同類型花粉混合的競(jìng)爭(zhēng)中起重要作用。研究小組期待通過(guò)人為控制SPRI1蛋白，解除物種壁障，使種間雜交變得容易，從而開(kāi)發(fā)出能更廣泛適應(yīng)地球環(huán)境的作物。近年來(lái)，人類期待農(nóng)業(yè)的多樣化，要求開(kāi)發(fā)提高產(chǎn)量、品質(zhì)、機(jī)能性和能適應(yīng)不斷變化的地球環(huán)境的作物。
通過(guò)人工修飾SPRI1基因和基因組編輯技術(shù)控制物種壁障，或使用特異性抑制SPRI1蛋白功能的化合物控制植物，有望打破迄今為止視為難題的物種壁障制約，為加速新功能作物的開(kāi)發(fā)、豐富遺傳資源開(kāi)辟道路。
研究成果將發(fā)表于近期的《自然·植物》雜志。
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