Podwójne zapłodnienie u roślin

Dzięki środkom unijnym w ramach projektu GAMETEFUSION badane są mechanizmy przekazywania sygnałów w zapłodnieniu podwójnym. Znaczenie tego procesu jest ogromne, gdyż jedno zapłodnienie daje początek zarodkowi, a drugie bogatemu w substancje odżywcze źródłu wzrostu rośliny.

Badając modelową roślinę Arabidopsis thaliana (rzodkiewnik pospolity), uczeni przyglądali się dwóm wzbogaconym komórkami plemnikowymi tetraspaninom (TET), pełniącym także rolę przekaźników sygnałów u zwierząt: zrastaniu i łączeniu gamet. Analiza ekspresji genów potwierdziła, że TET są białkami błonowymi występującymi w konkretnych tkankach rozrodczych, w tym gametach.

Podobnie jak u zwierząt, funkcje TET u roślin mogą zależeć od tworzenia się wielocząsteczkowych kompleksów błonowych, które wymagają obecności potencjalnych partnerów wiążących. Wyjątkowy wzorzec lokalizacji znaleziony w TET na połączeniu obu rodzajów komórek rozrodczych wskazuje, że rusztowanie błonowe może uczestniczyć w zrastaniu komórek lub komunikacji między nimi.

Zespół GAMETEFUSION zidentyfikował dwóch potencjalnych partnerów wiążących TET. U roślin zmutowanych techniką "knockout" wystąpiło upośledzenie płodności, polegające między innymi na zapłodnieniu pojedynczym. To odkrycie jest szczególnie ważne, ponieważ pełniejsza wiedza na temat procesów komórkowych związanych z różnicowaniem gamet i zapłodnieniem podwójnym może przyczynić się wykorzystania potencjalnych mechanizmów różnicowania i ochrony u roślin i zwierząt.

Uczeni stworzyli fluorescencyjne narzędzie do sortowania komórek, umożliwiające izolowanie poszczególnych elementów komórek męskiego gametofitu, oraz przeanalizowali znajdujące się w nich ekspresjonowane informacyjne RNA (mRNA). Uczeni chcą wykrywać i śledzić mRNA podczas różnicowania się gamet męskich i wzrostu łagiewki pyłkowej. Ten doświadczalny system jest pierwszą próbą zastosowania systemu in vivo do obrazowania ruchu mRNA w pyłku. Naukowcy oczekują, że uda im się poznać zdarzenia molekularne zachodzące podczas zapłodnienia podwójnego i wczesnej embriogenezy.

Projekt GAMETEFUSION doprowadził do powstania kilku wyjątkowych narzędzi molekularnych, które już zostały lub wkrótce zostaną udostępnione naukowcom. Możliwość manipulowania procesem zapłodnienia może być bardzo przydatna w hodowli roślin.