💡这项突破是什么?
近日，北京大学生命科学学院钟声研究员和瞿礼嘉教授课题组在《Cell》期刊在线发表了题为‘A two-step pollination mechanism ensures selfing in crucifers’的研究论文。该研究首次在十字花科自花授粉植物中揭示了一种全新的‘两步授粉’机制，为理解植物自花授粉的进化提供了新视角。
自花授粉是植物繁殖的一种重要策略，尤其在缺乏传粉媒介或环境恶劣时能保证繁殖成功。十字花科植物（如油菜、芥菜等）普遍采用自花授粉，但其具体机制尚不完全清楚。该研究发现，在十字花科植物中，花粉在柱头上经历两个关键步骤：第一步，花粉通过花粉管与柱头乳突细胞建立初步连接；第二步，花粉管需要识别并穿过柱头乳突细胞下方的‘引导细胞’，才能成功进入子房完成受精。这种‘两步授粉’机制如同一个‘双保险’，确保了自花授粉的高效性和特异性。
研究团队利用遗传学、细胞生物学和分子生物学手段，发现‘引导细胞’特异表达一组识别蛋白，这些蛋白能选择性识别自花花粉管，促进其穿行，而拒绝异花花粉管。这种机制使得自花花粉优先受精，从而维持了自花授粉的特性。该研究不仅揭示了十字花科植物自花授粉的细胞和分子基础，也为作物育种（如提高自花授粉作物的产量和稳定性）提供了理论依据。
图1 十字花科自花授粉植物中的“两步授粉”机制
北京大学生命科学学院的2019级博士研究生刘璞、2024级博士研究生全鑫和已毕业博士研究生宋子菡博士为该论文的共同第一作者，钟声研究员和瞿礼嘉教授为共同通讯作者。德国雷根斯堡大学Thomas Dresselhaus教授、北京大学顾红雅教授、清华大学谢道昕院士和崖洲湾实验室杨维才院士共同参与了该项研究工作。此外，该工作还得到了上海师范大学杨仲南教授、武汉大学孙蒙祥教授、中国科学院植物研究所郭亚龙研究员和孔宏智研究员在实验材料、实验设计等方面给予的大力帮助。该项研究得到了国家自然科学基金、新基石科学基金和北大-清华生命科学联合中心的资助支持。
原文链接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00294-6
来源：北京大学生命科学学院
