全 文 ：植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (3): 355-371, www.chinbullbotany.com
收稿日期: 2006-11-30; 接受日期: 2007-01-15
基金项目: 国家自然科学基金(No.90408002和 30521004)和教育部“长江学者和创新团队发展计划”
*通讯作者。E-mail: mxsun@whu.edu.cn
.综述.
被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制
彭雄波, 孙蒙祥 *
武汉大学生命科学学院植物发育生物学教育部重点实验室, 武汉 430072
摘要 被子植物双受精包括精-卵、精子-中央细胞两个融合过程。由于双受精深藏于母体组织中进行, 长期以来一直是植物
有性生殖研究中的难点。近年来, 随着各种植物配子体cDNA文库的构建, 各种离体研究系统的建立和突变体分析的兴起, 极
大地推动了被子植物受精作用研究的快速发展, 增进了人们对被子植物受精过程的分子和细胞生物学机制的深入了解。本文
着重讨论受精作用的若干重要发育事件, 包括受精前卵器细胞对花粉管向胚珠定向生长的近距离引导信号, 精子的靶向运动,
精、卵细胞相互作用和配子融合后卵细胞的激活与中央细胞发育的启动等。
关键词 被子植物, 双受精, 卵细胞, 胚乳
彭雄波, 孙蒙祥 (2007). 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制. 植物学通报 24, 355-371.
1 被子植物双受精
被子植物的受精是世代交替的一个转折点, 也是新一代
孢子体发育的起点。近百年来, 有关受精作用的探索在
植物有性生殖研究中始终占有突出的位置。被子植物
的受精过程具双受精的特点。Nawaschin在1898年首
次详细描述了这一现象(Nawaschin, 1899), 并指出双受
精过程中一个雄配子与卵细胞融合, 而另一个雄配子与
中央细胞融合。精、卵融合的产物发育为胚胎, 精子
与中央细胞融合的产物则发育为胚乳。胚乳的形成为
胚的发育提供了保障。双受精现象的发现, 是被子植物
有性生殖研究历史上的一个重大里程碑, 它推动了有性
生殖研究的迅速发展。
在20世纪上半叶, 借助光学显微术人们对受精作用
进行了大量的研究, 对多种植物雌雄配子的发育、结构
以及配子融合的时间进程等都有了详细的描述。20世
纪下半叶, 特别是20世纪末, 双受精的研究进入了一个
新的阶段。运用电子显微镜、荧光显微术、细胞化学
及分子生物学等多种新技术与方法, 得到了许多研究成
果, 明确了许多因观察手段局限而未被认识的问题。首
先, 围绕结构与功能的关系, 广泛的超微结构研究和发展
的电镜三维重构及定量细胞学研究工作, 积累了丰富的
资料, 以至形成了一些全新的概念, 如雄性生殖单位
(male germ unit)、雌性生殖单位(female germ unit)
和偏向受精(preferential fertilization)等(Dumas et al.,
1984; Russell, 1985)。这些着眼于结构与功能的关系
而提出的新概念, 深化了对双受精作用的认识, 更开阔了
深入研究受精机制的视角。其次, 受精过程的生理生化
和分子生物学研究蓬勃兴起。被子植物的受精过程是
在体细胞组织层层包裹中的雌配子体内进行的, 因此, 相
对于动物和低等植物藻类来说, 被子植物受精的研究要
困难得多。自 20世纪 80年代以来, 已在多种植物中成
功地分离到活的雌、雄配子(Zhou and Yang, 2000; 周
嫦, 2002)。大量配子的分离为研究配子的生理生化特
性提供了技术基础, 使得配子识别等问题的离体研究成
为可能。近 20年来基于配子分离技术, 通过构建配子
cDNA文库, 克隆配子及其融合产物特异表达的基因, 探
讨配子发育和受精的分子机制, 这使人们对受精机理的
认识更加深入。此外, 受精的实验研究也取得突破。在
最近的一二十年, 先后发展了各种体外受精技术。最早
在玉米中, 用电融合技术介导了分离的精细胞和卵细胞
的融合(Kranz et al., 1990, 1991a, 1991b), 并从离体
356 植物学通报 24(3) 2007
受精产生的人工合子培养出再生植株(Kranz and Lörz,
1993)。玉米离体受精系统建立后, 促进了在更多的植
物中进行离体受精与合子培养的研究。随后建立了各
种技术, 试图代替电融合这种强制性介导融合的方法。
利用离体受精系统结合细胞生物学和分子生物学研究方
法, 人们探讨了受精过程中的一些重要理论问题。同时,
蓝猪耳(Torenia fournieri)模式实验系统的建立与应用,
以及突变体的分析技术在受精机制的研究中发挥着日益
重要的作用, 为受精机制的研究提供了有力的技术支
持。上述几方面的研究进展为被子植物受精研究领域
注入了前所未有的活力, 提出了许多新的问题, 也促进了
对受精作用分子和细胞生物学机制的深入认识。
广义的受精过程包含一系列精巧有序的发育事态:
花粉落到亲和性的柱头上并萌发, 萌发的花粉管通过花
柱向埋在胚珠内的胚囊定向生长; 花粉管进入退化的助
细胞并释放精子; 精子由退化助细胞转移到受精靶区并
分别趋向卵细胞与中央细胞; 雌、雄性细胞膜融合与核
融合; 卵细胞和中央细胞通过受精激活, 启动胚胎和胚乳
的发育。本文主要探讨该领域近年发展较快的几个方
面以及受精过程中备受关注的几个发育事态, 包括配子
融合前雌性生殖单位的状态与作用、配子识别以及卵
和中央细胞受精后的早期发育事态等。
2 受精前雌性生殖单位的状态与作用
雌性生殖单位这一概念是由杜马等提出来的(Dumas et
al., 1984), 它是指由卵细胞、助细胞和中央细胞组成
的一个结构单位, 也是一个和受精直接相关的功能单
位。雌性生殖单位是胚囊准备受精时才组成的一个暂
时性单位, 在其功能结束后即行解体, 以保证胚和胚乳各
自的发育。近年的研究揭示, 雌性生殖单位在受精过程
中的动态变化, 与花粉管的到达、精子的释放及转移等
步骤相一致, 并在这些过程中行使不同的功能。
2.1 雌性生殖单位对花粉管生长的导向作用
在受精前, 花粉管不断调整方向, 穿过柱头和花柱, 到达
胚珠中的胚囊。早期认为花粉管的定向生长可能是受
来自胚珠的一种简单的化学物质所诱导(Mascarenhas,
1993)。随后的研究表明, 花粉管途经的距离如此之长,
仅靠一种物质是无法控制的, 需要有几种物质的协同作
用(Lush, 1999)。在引导组织及沿着子房壁生长的过程
中, 花粉管的生长似乎受细胞外基质及阿拉伯半乳聚糖
蛋白控制(Lennon et al., 1998; Johnson and Preuss,
2002; Edlund et al., 2004; Sanchez et al., 2004)。
花粉管一旦到达子房, 就将脱离隔膜(the septum), 开始
向胚珠生长, 然后花粉管沿着珠柄到达珠孔, 再从珠孔进
入胚珠。雌性生殖单位主要参与从子房到胚囊这一近
距离中花粉管导向的调控。
孢子体产生的GABA(g-aminobutyric acid)被发现
参与了对花粉管定向生长的诱导。P a l a n i v e l u 等
(2003)发现, 在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中, 从隔膜
到近珠孔的内珠被细胞, GABA浓度急剧增长。拟南芥
突变体 pollen-pistil incompatibility2 (pop2)雌蕊的
GABA水平因其转氨酶的减少而增高。pop2也存在从
隔膜到内珠被的GABA浓度梯度, 但是其GABA浓度相
对于野生型整体增加了。突变体pop2的花粉管在花柱
中正常生长, 到达子房后才表现出异常。它们不能粘附
到胚珠并进入珠孔。野生型的花粉管在pop2突变体子
房中生长正常。Palanivelu等(2003)的实验结果表明,
pop2的花粉管对GABA非常敏感, 因而不能向具有较高
浓度 GABA的子房生长。但是, 该现象未能在体外模
拟, 这表明即使GABA具有引导作用, 花粉管的定向生
长仍需要其它分子的参与。
通过对配子体及孢子体突变体的研究, Hülskamp
等(1995)和Ray等(1997)发现, 发育不完整或缺少胚囊
的胚珠都不能诱导花粉管向胚珠生长。这些结果表明,
成熟而完整的雌配子体是花粉管从胎座向胚珠生长所必
需的, 其有效距离不超过 200 mm。此外, 研究者发现,
雌配子体magamata (maa)突变株的花粉管在珠柄上生
长正常, 但在距珠孔100 mm处迷失方向(Shimizu and
Okada, 2000)。这表明, 雌配子体对花粉管生长的引导
可以分为胎座到珠柄的引导(珠柄引导期)和珠柄到珠孔
的引导(珠孔引导期)两个阶段。花粉管的第一阶段生长
完成之后, 由另外一套信号分子来引导花粉管的第二阶
357彭雄波等: 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制
段生长。这些信号分子对花粉管能成功到达胚囊缺一
不可。
传统植物胚胎学和细胞化学的大量工作都暗示雌性
生殖单位中的助细胞可能有吸引花粉管的作用, 但长期
以来, 一直没有获得确凿的证据。近年来, 通过对某些
拟南芥雌配子体突变体的分析和精巧的离体实验而得到
了令人信服的答案。在拟南芥雌配子体突变体 game-
tophytic factor2中, 助细胞不退化(Christensen et al.,
2002)。该突变体及突变体siréne (srn) (其助细胞在受
精后仍保持完整)在受精后仍能吸引另外的花粉管进入胚
囊(Rotman et al., 2003), 这暗示助细胞是吸引花粉管
的信号来源。在拟南芥 feronia (fer)突变体中, 胚囊发
育不受影响, 助细胞分化也表现正常(Huck et a l . ,
2003)。但是花粉管进入胚囊后, 退化的助细胞仍能够
吸引其它花粉管进入胚囊, 这似乎表明助细胞并不是吸
引花粉管的主要信号来源。但进一步的分析发现, 花粉
管进入胚囊后助细胞一些基因的表达活性并未发生明显
改变。这在一定程度上解释了为什么雌配子体仍具有
吸引花粉管的潜能(Huck et al., 2003)。拟南芥myb98
突变体的雌配子体丝状器发生了变化, 于是丧失了吸引
花粉管从珠柄到达珠孔的能力(Kasahara et al., 2005)。
不过, 这种雌配子体还能与随机到达的花粉管受精, 进一
步说明丝状器是珠孔吸引花粉管所必需的, 但并不是花
粉管进入胚囊所必需的。
助细胞吸引花粉管的更直接证据来自于对模式植物
蓝猪耳的研究。蓝猪耳的胚囊部分暴露在珠孔外, 极大
地便利了在生活状态下直接操作卵细胞及助细胞
(Erdelská, 1974; Higashiyama et al., 1997)。离体
的蓝猪耳成熟胚珠能够在体外进行培养, 并可引导约
100-200 mm范围内的花粉管向胚珠生长。值得注意的
是, 花粉管只有在花柱中生长一段时间后才能朝向胚珠
生长, 完全体外萌发的花粉管则不能朝向胚珠生长。异
种的Vandellia angustifolia 的花粉管对这种信号也没反
应(Higashiyama et al., 1998, 2001, 2003)。激光切
割实验表明, 将蓝猪耳卵细胞和中央细胞切除并不影响
花粉管进入胚囊。当2个助细胞中的一个被切除后, 花
粉管会从另一个助细胞进入胚囊。当2个助细胞都被切
除后, 胚囊才失去了对花粉管的吸引能力(Higashiyama
et al., 2001)。这一实验明确揭示: (1)诱导花粉管的信
号来自于助细胞; (2)花粉管只有在雌蕊组织中生长后, 才
具有对这种信号作出反应的能力。
所有实验证据表明, 花粉管的生长是直接或间接由
助细胞的某种成分或其释放的某种物质所引导的, 但是
这种起源于助细胞的信号尚未确定。研究者曾发现, 胚
囊成熟时, 在助细胞中有钙的积累(Russell, 1996; Tian
and Russell, 1997; Kristóf et al., 1999), 而一些物种
的花粉管的确表现出对钙的向性生长(Reger et al.,
1992a)。但是, 培养基中2 mmol.L-1 Ca2+的存在不能
影响蓝猪耳花粉管的诱导(Higashiyama et al., 2001)。
钙离子作为唯一信号分子的说法难以解释为什么在蓝猪
耳中不同品种的花粉管不能朝向其它品种的胚珠生长
(Higashiyama, 2002)。因此, 尽管助细胞起源的钙, 可
能影响花粉管的生长, 其它分子, 如糖或肽, 很可能也在
其中扮演一定的角色(Reger et al., 1992b; Russell,
1996; Palanivelu and Preuss, 2000; Willemse and van
Lammeren, 2002)。
Márton等 (2005)发现, 玉米雌性生殖单位产生的一
种由94个氨基酸构成的蛋白ZmEA1有短距离引导花粉
管生长的作用。融合蛋白(ZmEA1: GFP)首先在丝状
器中出现, 然后定位于珠孔下面珠心组织的细胞壁, 在整
个卵器中都有表达。ZmEA1蛋白表达的降低, 明显影
响卵器对花粉管的引导, 使花粉管能够长到珠孔端, 但因
迷失方向而不能穿入胚囊, 从而导致受精失败。进一步
研究发现, 只有在近缘的禾本科植物中存在ZmEA1的
同源序列, 而在双子叶植物中尚未发现。这个结果暗示
了这种吸引花粉管的短距离信号可能有属种特异性, 揭
示了远缘杂交不亲和的一种新的调控机制(Márton et
al., 2005)。目前, ZmEA1蛋白的功能还不清楚, 它是
直接作为吸引花粉管的信号分子还是其上游分子需要进
一步的研究。
上述研究表明, 花粉管的定向生长是一个复杂的调
控过程, 涉及多种调控机制。雌性生殖单位引导花粉管
的信号分子很可能具有种属特异性。尽管在蓝猪耳中
已证实助细胞作为引导花粉管生长的信号源, Márton等
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(2005)玉米的实验结果表明, 整个卵器有可能参与了其
调控过程。另外, 雌性生殖单位中的中央细胞可能在花
粉管引导中也发挥重要作用。在突变体maa中, 雌配
子体具有正常的7细胞结构, 但中央细胞的两极核不能
融合, 雌配子体已经具备了引导花粉管朝向珠柄生长的
能力, 但到成熟时仍不能有效地将花粉管导向珠孔。说
明中央细胞很可能在引导花粉管进入胚囊的过程中也有
重要作用(Shimizu and Okada, 2000)。雌性生殖单位
作为一个受精生物学概念已提出多年, 但雌性生殖单位
的成员细胞在受精过程中如何协调作用仍然是未解之
谜。类似ZmEA1蛋白等信号分子的产生与释放提供了
揭开谜底的一个很好的切入点。
2.2 精子的释放与靶向运动
花粉管通过珠孔进入胚珠, 一直生长到与胚囊内的助细
胞接触。接受花粉管的助细胞常常退化, 在授粉前或在
授粉后退化, 亦甚至在花粉管进入后才退化(Russell,
1992, 1996)。花粉管从靠近丝状器的部位进入, 在助
细胞的细胞质中破裂(Russell, 1992)。研究结果表明,
花粉管在助细胞中破裂这一过程受到雌配子的控制。
拟南芥雌配子体fer和srn突变体中, 花粉管进入胚囊后,
或顶端膨大, 或到达中央细胞后停止发育。这2类花粉
管都不能破裂, 故无法将精子释放到助细胞处(Huck et
al., 2003; Rotman et al., 2003)。实验结果暗示花粉
管正常进入胚囊后仍然需要某种来自雌配子体的信号才
能适时释放精细胞。
蓝猪耳和拟南芥的花粉管一进入胚囊即行破裂, 其
内含物先流入退化助细胞所在的位置(Higashiyama et
al., 2000; Rotman et al., 2003)。花粉管破裂后, 2个
精细胞与营养核一起构成的雄性生殖单位之间的相互联
结被解开, 2个精细胞分别到达卵细胞合点端和中央细胞
珠孔端。这两个位置也被认为是精细胞分别与卵细胞
和中央细胞融合的部位(Russell, 1992)。在动物和低等
植物中, 精细胞可主动迁移至卵细胞。但在被子植物中,
一般认为精细胞不具有主动运动的能力。那么, 精子被
释放后, 是如何到达卵细胞和中央细胞的呢？目前, 有限
的资料表明, 肌动蛋白可能参与了精子的靶向运动。最
早的证据来自于没有助细胞的白花丹, 它的胚囊在授粉
后到受精前存在肌动蛋白特异聚集的现象(Huang et al.,
1993)。随后的研究显示, 在烟草(Huang and Russell,
1994)、玉米(Huang et al., 1999)、蓝猪耳(Huang et
al., 1999; Fu et al., 2000)和兰花(Ye et al., 2002)等物
种中, 授粉后至受精前在胚囊退化助细胞、卵细胞和中
央细胞之间出现2条明显的冠状肌动蛋白带, 表明肌动
蛋白冠的出现可能是被子植物受精过程中的一个普遍现
象。显微注射鬼笔环肽至蓝猪耳胚囊的实验表明, 在花
粉管延伸、到达助细胞及破裂这一系列过程中, 助细胞
和卵细胞的纤维状的肌动蛋白都发生了明显的重组(Fu
et al., 2000)。2个肌动蛋白冠在退化助细胞的中部形
成, 一个终止于卵核附近, 另一个结束于中央细胞旁边,
像 2条通达雌性细胞的轨道。融合完成后, 这 2条“轨
道”立刻消失(Fu et al., 2000)。尽管肌动蛋白冠在
受精中具有重要作用, 但我们至今仍不清楚微丝是如何
重组入肌动蛋白线性轨道的。研究者提出了在花粉
管进入前存在一个肌动蛋白冠的模板( F u e t a l . ,
2000), 但大多数肌动蛋白冠看起来是在花粉管解体后
重新排布的。
即便肌动蛋白冠提供了精子运动的轨道, 精子在胚
囊内的定向迁移显然还需要其它蛋白的参与。在细胞
中, 细胞器靠其表面上的肌球蛋白与组成微丝的肌动蛋
白相互作用进行定向运动。精子的定向运输有可能也
存在类似的机制。Zhang和Russell (1999)对白花丹精
细胞表面作了肌球蛋白的免疫检测, 在精细胞质膜上没
有检测到肌球蛋白, 但在细胞器表面上附有大量的肌球
蛋白。因此推测肌球蛋白可能是被吸附于精细胞表面
而在精子的定向运输中起作用, 因为精细胞表面带负电
荷, 而肌球蛋白存在带正电荷的尾部。研究显示, 烟草
精细胞表面带正电荷( Yang et al., 2005), 这与白花丹
精细胞的情况相反。因此, 在烟草中精细胞表面电荷吸
附肌球蛋白的说法难以成立。而且, 烟草精细胞质膜上
也没有检测到肌球蛋白(Zhang et al., 1999)。目前, 肌
球蛋白是否参与了精子的定向移动仍不清楚, 需要进一
359彭雄波等: 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制
步的实验证据。
3 配子识别
雌雄配子的质膜粘连是配子融合的序曲。动物方面的
研究表明配子间先行相互识别, 进而导致融合, 但被子植
物受精过程中是否存在精、卵识别作用仍是个谜。
被子植物的受精包含两对细胞的融合事件, 是什么
因素决定了仅一个精细胞与卵细胞融合, 而另一个精细
胞与中央细胞融合呢? Faure (1999)提出了配子融合的
3种模型, 描述了雄配子表面的成分与雌配子之间的识别
在决定随机或特异性结合中的作用。第 1种模式, 2个
雄配子具相同的形态和膜表面成分, 它们有同样的与卵
细胞或中央细胞融合的潜能, 但当第1个受精事件发生
后将迫使第2个雄配子与另一雌配子相互融合; 第2种
模式, 认为融合是预定性的, 假定2个雄配子的表面组分
相同而形态不同(二型性), 一个特定的雄配子预定与卵细
胞融合; 第3种模式, 预定性的融合不在于2个雄配子在
形态上是否有差异, 而决定于它们的细胞膜表面具不同
的化学组分, 分别与卵细胞和中央细胞表面的组分相对
应, 从而能彼此识别。
Russell (1984)用三维重构技术对白花丹花粉粒中
的2个精细胞进行了研究, 发现白花丹的2个精细胞在
体积和细胞器含量方面都存在很大的差异, 即存在二型
性(dimorphism)。随后, 他追踪了2个精细胞在受精过
程中的命运, 发现含质体较多的小精细胞倾向于与卵细
胞融合, 而含线粒体多的大精细胞倾向于与中央细胞融
合, 揭示了在白花丹中存在偏向受精(p re ferent ia l
fertilization)现象(Russell, 1985)。而在更早期的研究
中发现特定玉米品种中也存在偏向受精现象, 含有一套
多余的 B - 染色体的精子与卵细胞融合的频率较高
(Roman, 1948)。精子的二型性与偏向受精的证据倾向
于支持双受精是专一性结合的假说。但迄今为止报道
的精子具二型性的植物不超过10种 (胡适宜和田惠桥,
2002), 而且除白花丹和玉米外, 其余物种还未发现有偏
向受精现象(Roman, 1948; Russell, 1985)。上述有关
被子植物配子识别机制的推测究竟哪一种正确, 由于缺
乏足够证据, 尚无明确的答案, 还需要从精、卵细胞的
细胞化学及分子生物学研究中获得更多证据。
相对于雌配子而言, 多种植物的精细胞能够被大量
分离。因此, 探索精细胞的生化和分子生物学特征就成
为研究配子识别问题的活跃领域。用离体精细胞制备
单克隆抗体, 发现了一些能与精细胞特异结合的单克隆
抗体(Hough et al., 1986; Pennell et al., 1987; Knox
et al., 1993)。用生物素标记法发现有些膜蛋白是精细
胞和生殖细胞所特有的, 并认为它们与受精识别有关
(Blomstedt et al., 1992; 陈萍等, 1995; 汤健等, 1997)。
来自动物和低等植物的有关研究结果表明, 糖蛋白
与受精识别密切相关。JIM8和 JIM13是阿拉伯半乳聚
糖蛋白(arabinogalactan protein, AGP)的单克隆抗体。
有研究表明配子质膜能被它们标记(Pennell et al., 1991;
van Aelst et al., 1993; Southworth and Kwiatowski,
1996)。植物凝集素能特异地识别与其专一结合的糖蛋
白, 是检测细胞表膜糖蛋白及其糖链的有效试剂。用凝
集素已检测到多种玉米精细胞表膜特异糖蛋白组分(Xu
and Tsao, 1997a, 1997b)。此后, 不仅在几种雌、雄
配子表面检测到多种植物凝集素受体的分布(Sun et al.,
2002; Fang et al., 2003, 2005; Fang and Sun, 2005),
而且首次在卵细胞和中央细胞表面检测到a-D-甘露糖
和a-D-葡萄糖基的极性分布, 并与核的位置有明显的相
关性, 暗示它们可能与受精作用密切相关(Fang et al.,
2003)。
近年来一些学者从多种思路出发, 构建了多个物种
的精细胞的cDNA 文库, 期望筛选出与卵细胞识别有关
的特异基因。Xu等 (1999)构建了麝香百合的生殖细胞
cDNA 文库 , 通过差异筛选鉴定出一特异表达基因
LGC 1, 其表达产物位于生殖细胞表面, 推测可能与精、
卵细胞的相互作用有关。随后, 在烟草(Xu et al., 2002)
和水稻(Gou et al., 2001)中也建立了精细胞的cDNA 文
库。最近, 研究者在大量分离玉米精细胞的基础上, 建
立了玉米精子的cDNA文库, 并筛选到了大量精子特异
表达的基因(Engel et al., 2005)。另有研究者以具有
精子二型性的物种为材料, 包括白花丹(Zhang et al.,
1998)、蓝猪耳(Chen et al., 2006)和烟草(Yang et al.,
360 植物学通报 24(3) 2007
2005), 分离它们的2个精细胞群体后分别构建cDNA文
库(Singh et al., 2002), 以期进行深入分析。这些研究
为探索配子识别, 尤其是偏向受精机理打下了基础。
作为参与受精的另一方, 卵细胞和中央细胞的基因
表达也颇受关注。Dresselhaus等 (1994)用 128个玉
米卵细胞构建了cDNA文库, 发现了一些重要的基因编
码真核转录起始因子(Dresselhaus et al., 1999)、
defensins 样蛋白(Cordts et al., 2001)、ZmEA1
(Márton et al., 2005)和TLA1(transparent leaf area 1)
蛋白(Dresselhaus et al., 2005)等。随后又建立了小
麦(Kumlehn et al., 2001; Sprunck et al., 2005)和烟草
(未发表资料)的卵细胞 cDNA文库。Le等 (2005)建立
了玉米的卵细胞和中央细胞的差减cDNA文库, 鉴定到
1 个卵细胞特异表达的表达序列标签(express se-
quence tag, EST)和 1个中央细胞特异表达的 EST。
Kranz研究小组鉴定到8个玉米卵细胞中丰富的蛋白和
6个卵细胞中表达的 EST(Okamoto et al., 2004,
2005)。Yang等 (2006)构建了玉米的雌配子体 cDNA
文库, 得到的 7 165个 EST代表了 3 850个基因。挑
选其中65个EST进行RT-PCR分析, 鉴定到19个推断
的雌配子体特异的基因, 其中5个基因编码一种新的富
含丝氨酸的小分子分泌多肽。McCormick等利用 270
个玉米卵细胞建立了cDNA文库, 得到了5 159个EST,
正在进行进一步的分析(个人通讯)。这些文库的建立为
探索配子识别提供了平台。
2个实验小组分析了A型细胞周期蛋白(CDKA)突变
体, 发现它的生殖细胞不能分裂形成2个精子, 其成熟花
粉含有1个营养细胞和1个类似精细胞的细胞(Iwakawa
et al., 2006; Nowack et al., 2006)。杂合突变体cdka-
1/CDKA 的花粉管能够正常生长, 类似精细胞的细胞偏
向性地与卵细胞融合, 而不与中央细胞融合(Iwakawa et
al., 2006; Nowack et al., 2006)。但是这种偏向受精
现象是位置效应引起的还是精卵识别的结果仍然不清
楚 。
利用体外受精系统对玉米精卵融合的实验表明, 来
自同一花粉粒的2个精细胞都能与卵细胞融合(Faure et
al., 2003), 这似乎表明卵细胞与哪个精子结合是随机
的。目前, 多个研究小组已在玉米(Kranz et al., 1991b;
Kranz and Lörz, 1994; Faure et al., 1994; Peng et
al., 2005)、烟草(孙蒙祥等, 1995; Tian and Russell,
1997; Sun et al., 2000)、水稻(Uchiumi et al., 2006)
和小麦(Kumlehn et al., 1996)中建立了体外受精系统。
由于离体配子融合受多种因素影响, 现有离体受精系统
尚需进一步完善, 以便于开展有关配子识别的深入研
究 。
与动物相比, 高等植物配子识别的分子机制的研究
一直进展甚微, 直到最近开始有了令人兴奋的发现。
Mori等 (2006)通过基因差异显示, 在百合中鉴定到一个
可能涉及精卵相互作用的膜蛋白分子。该分子特异定
位于雄性细胞, 包括生殖细胞和精细胞的质膜上, 被命名
为GENERATIVE CELL SPECIFIC 1 (GCS1)。在拟
南芥中存在GCS1的单拷贝同源基因, 也定位于精子质
膜表面。对拟南芥突变体 gcs1进行分析, 结果显示杂
合突变体 +/gcs1的种子半数不育。通过自交、回交
以及回复突变, 证实表型是由精细胞的GCS1功能缺失
引起的。杂合突变体 +/gcs1中配子体发育都正常, 花
粉管能够进入退化助细胞, 但是精子不能够与卵细胞和
中央细胞融合。虽然这些结果尚不足以证明GCS1是
参与精卵识别的膜蛋白分子, 但对GCS1蛋白的鉴定提
供了新的突破口, 使我们有机会对被子植物配子识别的
分子机制有所认识。
4 卵和中央细胞受精后的早期发育事态
4.1 卵细胞的激活
高等植物的卵细胞被认为是处于相对静止状态的, 受精
后卵细胞被激活, 启动随后的合子发育和胚胎发生。迄
今为止, 在所有研究过的物种中, 受精都激发了卵细胞内
钙离子浓度的升高, 这被认为是卵细胞激活所必需的
(Stricker, 1999)。在高等植物中, 关于卵细胞钙离子的
研究主要是在玉米中进行的(Digonnet et al., 1997;
Antoine et al., 2000, 2001a, 2001b)。通过联合使用
钙离子振荡电极和钙离子荧光载体 fluo-3, Antoine等
(2001b)揭示了配子融合能激发钙离子内流, 随后出现卵
361彭雄波等: 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制
细胞内钙离子浓度的升高。进一步以Gd3+抑制钙离子
通道, 能抑制受精引起的钙离子内流, 但是胞内钙离子增
多的现象仍然出现, 这表明钙离子浓度的升高是由于胞
内钙离子库释放钙离子的结果。
什么原因导致了卵细胞受精后钙离子的增加是一个
有趣的问题。Han等 (2002)在蓝猪耳的中央细胞中注
射钙离子荧光染料, 然后分别向其中注入蓝猪耳和玉米
的精子提取物, 前者导致中央细胞内钙离子持续40分钟
以上的增加, 而后者没有这样的效应。这表明是精子内
含物导致了胞内钙离子的增加, 这与动物研究中激活卵
子的精子因子假说相符。该结果还揭示了不同物种间
引起卵激活的精子提取物不同, 即存在受精的特异性。
注射三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-triphosphate, IP3)到中
央细胞也能够引起胞质游离钙的增加, 但是增加的速度
比用精细胞提取物诱导的快得多, 暗示精子导致卵细胞
钙离子增加的信号级联系统可能不依赖于 IP3。最新研
究表明, 在哺乳动物中, 起作用的精子因子是磷脂酶 C
(phospholipase C, PLC)的一个新成员(Saunders et al.,
2002)。但是哺乳动物受精产生的是多次钙浓度的升
高, 而在海胆、鱼、两栖类以及高等植物中受精都只
产生1次钙浓度的升高, 这暗示在不同的物种中存在不
同的精子因子。
迄今为止, 对被子植物受精卵内钙离子浓度升高的
下游信号仍不清楚, 但是通过细胞学观察推测它可能参
与调节受精后细胞壁的形成。在融合后 20分钟内, 受
精的卵细胞开始形成细胞壁。而最早的可检测到合成
新细胞壁成分的时间是受精后30秒, 这被认为是导致多
精入卵阻断的机制之一(Kranz et al., 1995)。研究表
明, 人为提升胞内钙离子浓度能够导致未受精卵细胞形
成细胞壁(Antoine et al., 2000), 这也强烈暗示胞内钙
离子浓度升高在受精后细胞壁的形成中有着重要的作
用。但至今仅在玉米中研究了钙与卵细胞激活的关系,
这种钙离子浓度升高是否是高等植物卵激活的普遍现象,
还需要在其它的物种中, 尤其是非禾本科植物中进行广
泛研究后才能确定。此外, 高等植物存在独特的双受精
现象, 在两个融合事件中启动发育的早期信号是否存在
差别也是一个值得关注的问题。
4.2 受精后卵细胞的基因表达
在被子植物个体发育中, 卵细胞受精后被激活, 启动合子
的发育。值得注意的是, 来自父母本双方的基因在合子
中的表达并不具有同等活性 , 即存在基因组印记
(genomic imprinting)现象。基因组印记是一种非孟德
尔遗传现象, 它是指在配子或合子发生期间, 来自亲本的
等位基因或染色体产生专一性的加工修饰, 导致后代体
细胞中2个亲本来源的等位基因有不同的表达活性, 又
称遗传印迹或亲代印迹(parental imprinting)或配子印迹
(gametic imprinting)。印迹基因的特点是其基因的表
达与否决定于其亲本来源, 导致2个不同亲本来源的等
位基因具有不同的表型效应, 即具有亲源效应(parent of
origin effects) (Berger, 2004)。印迹可能与差异表达
的母源和父源基因之间存在不同的DNA甲基化程度和
染色质结构有关(Jaenisch and Bird, 2003)。
对拟南芥的遗传分析显示, 许多在早期胚和胚乳中
表达的等位基因来自于母本(VielleCalzada et al.,
2000)。该研究表明, 来自零散分布于整个基因组的20
个基因在八细胞胚时期以前没有显示父本等位基因的表
达, 而只有来源于母本的启动子有活性。笔者认为, 仅
母本的转录子可能已足够保证受精后产物的早期发育。
但这一观点遭到了一些质疑(Weijers et al., 2001;
Köhler et al., 2005)。 有研究显示受精后早期父本基因
就开始表达。Weijers等用 AtRPS5A::GUS转基因的
花粉与野生型杂交发现, 在早至二细胞胚时期就可以检
测到GUS的活性。使用胞浆移动突变体 knolle keule
与野生型花粉杂交, 发现几乎所有的胚都能正常发育, 而
突变体的自交则有 2 5 % 的胚形成多核的单细胞胚
(Weijers et al., 2001)。这说明来自父本的等位基因在
胚胎发生早期就已经表达。Scholten等 (2002)的研究
也表明父本基因的表达可以发生在受精后非常早的时
期。在玉米中, 来自于父本的组成型启动子调控的报告
基因(35S::GFP)在受精前的卵细胞和精细胞中均不表
达。用带报告基因的精子与野生型的卵细胞在体外受
精, 4小时后, 就可以检测到报告基因的转录本, 几乎同
时也可以检测到报告基因的荧光信号。这说明胚胎中
父本的基因在受精后 4 小时之内就已经开始转录
362 植物学通报 24(3) 2007
(Scholten et al., 2002)。但多数研究显示在合子发育
早期, 一些父本基因处于沉默状态(Baroux et al., 2001;
Sorensen et al., 2001; Golden et al., 2002)。亦有研
究指出, 随机选择玉米早期胚和胚乳中表达的16个等位
基因均来自母本, 而来自父本的等位基因不表达或表达
量非常低(Grimanelli et al., 2005)。这些数据表明, 在
胚胎发育早期, 虽然不是全部, 但至少是大多数父本基因
处于沉默状态。
如果来自母本的基因支持了合子的早期发育, 那么
受精之于合子发育的意义是什么？显然, 必须首先了解
受精卵发育过程中配子支配与合子支配阶段的转换。
在动物中, 早期的胚胎发生主要依赖贮存于卵细胞内的
转录子而不需要新的基因转录。在卵细胞中贮存的
mRNA在受精后开始激活, 参与甚至支配早期胚胎发生
过程中的胚胎极性的建立、细胞的分化以及形态变化
(St Johnston, 1995; Wylie et al., 1996; Nishida, 1997;
Angerer and Angerer, 2000; Mohr et al., 2001;
Pellettieri and Seydoux, 2002)。合子发育过程中的
一个重要事件是合子基因激活(zygotic gene activation,
ZGA), 也称为胚胎基因激活(embryonic gene activation,
EGA)。合子基因激活标志着由母本控制转换到合子控
制(maternal-to-zygotic transition)的启动, 此时合子或
胚胎开始合成自己的mRNA和蛋白质, 而不再依赖卵细
胞中已有的mRNA和蛋白质。合子基因激活意味着基
因表达谱的显著改变以及胚胎发育程序的建立。在很
多物种中, 这种转变滞后于受精, 在不同的物种中滞后的
时间不一致(Newman-Smith and Rothman, 1998;
Pelegri, 2003)。
在高等植物中, 受精前的卵细胞中贮藏许多与翻译
有关的转录产物, 为受精后某些特异mRNA 的翻译做好
了准备(Dresselhaus et al., 1999) 。Grimanelli等
(2005)研究了玉米合子基因激活, 发现在受精后早期胚
胎(受精后3天, 胚胎分裂5次)的发育中转录子的总量变
化不大, 原胚和卵细胞的表达谱没有明显的差别。这一
结果暗示在玉米中雌配子向合子的转变发生在受精后3
天。但是Grimanelli等使用的是含有大量体细胞的胚
珠, 其表达谱能否灵敏地反映卵细胞与早期原胚的差别,
需要进一步证实。相比之下, 直接使用分离的卵细胞和
合子或早期胚胎更能真实地反映基因表达的变化。
Okamoto等 (2005)在分离玉米二细胞原胚中上调表达
的基因时发现, 12个受精后二细胞原胚中上调表达的基
因均在合子中开始表达, 即使是那些仅在顶细胞或者基
细胞中表达的基因也是如此, 而它们在卵细胞中不表达
(Okamoto et al., 2005), 暗示玉米的合子基因激活发生
在第 1次分裂前。Sprunck等 (2005)对小麦卵细胞和
二细胞原胚的基因表达谱进行比较分析后认为, 二细胞
原胚的表达谱与卵细胞的表达谱有着显著不同。相对
于卵细胞时期, 在二细胞原胚阶段已有了大量的新的转
录本出现, 因而认为小麦 ZGA发生在二细胞原胚阶段
(Sprunck et al., 2005)。
双子叶植物的合子基因激活可能同样出现得较早。
在拟南芥中, Baroux等(2001)对AtCYCB1的启动子在
早期胚胎发生中的活性进行研究, 发现AtCYCB1启动
子在胚珠和成熟的花粉中均无活性, 但是在受精后却在
合子里具有活性。在烟草中, Ning等 (2006)构建了卵
细胞和合子的差减 cDNA文库, 并鉴定出在合子中表
达、而在卵细胞和精子里都不表达的 21个基因, 其中
包括与拟南芥WOX9相似的基因 ZC35(Ning et al.,
2006)。早期的研究结果显示, WOX9出现在第 1次分
裂后的基细胞中, 而在卵细胞中并不存在(Haecker et
al., 2004)。Ning等(2006)的研究显示, 在烟草合子阶
段已有大量新的转录本出现, 据此认为烟草合子基因激
活发生于合子第 1次分裂前。
4.3 胚乳发育的启动
被子植物双受精的另外一个产物是胚乳。胚乳发育分
为 4个时期: 合胞体、细胞化、分化和死亡。根据胚
乳细胞化的方式, 早期胚乳发育可分为3种主要模式: 核
型、细胞型和沼生目型。其中最常见的是核型胚乳, 也
是禾谷类(如玉米、大麦和水稻等)以及双子叶植物拟南
芥的种子中胚乳发育的典型模式。核型胚乳的特征是
原初胚乳核经历数轮分裂而胞质不分裂, 形成由许多游
离核在中央细胞中靠边缘排列的合胞体, 随后胞质开始
分裂, 由四周逐渐向中央液泡推进, 直至胚乳全部细胞
363彭雄波等: 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制
化。胚乳发育的主要过程可以参考 O l s e n 的综述
(Olsen, 2001, 2004), 本文主要探讨胚乳发育的启动机
制 。
与卵细胞类似, 中央细胞受精启动了随后的胚乳发
育。在植物中发现了许多对植物早期胚乳发育的启动
有重要作用的基因, 如 FERTILIZATION-INDEPEN-
DENT ENDOSPERM (FIE) (Ohad et al., 1996)、
FERTILIZATION-INDEPENDENT SEED1/MEDEA
(FIS1/ MEA) (Grossniklaus et al., 1998; Kiyosue et
al., 1999)和 FIS2(Chaudhury et al., 1997)。这些基
因编码的蛋白属于多梳家族蛋白(polycomb group
protein, PcG)。PcG原是在动物中发现的一类蛋白, 它
们通过稳定地维持基因转录水平的受抑制状态来调节动
物早期发育过程。
FIE是在研究无融合生殖过程中, 从无需受精即形成
种子的拟南芥突变体中鉴定得到的(Ohad et al., 1996)。
在未受精状态下, 突变体fie的中央细胞就可以分裂形成
多核并最后细胞化, 类似胚乳的发育。这种现象被称为
自主胚乳发育 ( a u t o n o m o u s e n d o s p e r m
development)。因此, FIE的功能之一可能是阻止未受
精状态下中央细胞的分裂, 抑制胚乳发育的起始。通过
无融合生殖研究鉴定得到另外2种拟南芥FIS基因, 即
MEA (Grossniklaus et al., 1998; Kiyosue et al., 1999)
和FIS2 (Chaudhury et al., 1997)。突变体mea和 fis2
的表型与 fie非常相似。另外, 这 3个基因的编码产物
均与果蝇 P c G 蛋白同源: M E A 与 z e s t e 增强子
(enhancer of zeste, E(z))同源(Grossniklaus et al.,
1998; Kiyosue et al., 1999; Luo et al., 1999); FIE与
额外性梳(extra sex combs, Esc)同源(Ohad et al.,
1999); FIS2与 Zeste抑制因子 l2(suppressor of
zestel2, Su(z)l2)同源(Luo et al., 1999; Birve et al.,
2001)。在果蝇中, E(z)、Esc、Su(z)l2以及其它蛋
白形成一个复合体, 抑制基因的转录。这些结果暗示这
3个FIS基因也可能是作为 1个PcG复合体, 抑制了胚
乳发育所必需的基因的转录。酵母双杂交实验表明,
FIE与MEA能够相互作用(Luo et al., 2000; Spillane
et al., 2000; Yadegari et al., 2000)。共洗脱实验也证
明 FIE与MEA共存于一个 600 kDa的蛋白复合体中
(Köhler et al., 2003a)。因为 FIE与MEA的分子量低
于 600 kDa, 该复合体还包含其它的蛋白质, 如MSI1
(Köhler et al., 2003a)和 BORGIA(Guitton et al.,
2004)。虽然推测FIS2也参与该复合物的组成, 但是酵
母双杂交实验没有检测到FIS2与FIE或MEA的相互作
用(Luo et al., 2000)。
MEA基因编码一种组蛋白甲基转移酶, 它能对组蛋
白H3中第27位的赖氨酸进行甲基化(Cao and Zhang,
2004)。MEA与 FIE以及其它蛋白一起构成一个复合
物, 可能使许多基因, 包括具有核增殖功能的基因维持表
达的抑制状态。现在已知的一个受MEA-FIE复合物调
控的基因是PHERES1(PHE1), MEA和FIE都可以结合
到PHE1的启动子区域, 从而调节PHE1的表达(Köhler
et al., 2003b)。在野生型植株中, PHE1只在受精后的
胚和胚乳中瞬时表达。在mea和 fie突变体中, 未受精
的中央细胞核分裂前就可以检测到外源 P H E 1
PROMOTOR::GUS报告基因的表达, 表明MEA和FIE
蛋白抑制了 PHE1在中央细胞中的表达。PHE1属于 I
型MADS盒(type I MADS-box)蛋白, 这类蛋白在发育
过程中具有同源异型功能。PHE1在启动胚乳发育中的
具体作用还不清楚。
由于MEA-FIE复合物在启动胚乳发育中具有重要
作用, 它们的表达受到严格调控。中央细胞中MEA的
表达是受DEMETER (DME)基因控制的, 突变体dme的
中央细胞和胚乳中没有MEA基因的表达(Choi et al.,
2004)。在对具有亲本效应的种子致死突变体的研究中
发现了dme突变体, 它与mea突变体的表型类似(Choi
et al., 2002)。DME编码一个包含DNA糖基化酶的蛋
白质, 主要在雌配子体的中央细胞中表达; 受精后, DME
RNA迅速下降(Choi et al., 2002)。DME活化受精前
中央细胞中的MEA, 这种活化作用足以维持在受精后发
育的种子胚乳中MEA母系等位基因的表达。DME在
雄蕊中不表达, 因此父系MEA等位基因不能活化和表
达, 且在受精后的胚乳中也不表达(Choi et al., 2002)。
组成型的过表达DME导致MEA在叶子中的异位表达,
并导致胚乳中父本MEA的表达。过表达 DME还引起
364 植物学通报 24(3) 2007
了MEA启动子区域产生缺刻(Choi et al., 2002; Choi
et al., 2004)。在野生型植株中, 胚乳内母本MEA启
动子区域的甲基化程度远远低于父本MEA启动子区域
的甲基化程度(Gehring et al., 2006)。而在突变体dme
植株中, 胚乳内母本MEA启动子区域的甲基化程度显著
升高, 表明DME可以导致母本MEA的去甲基化而启动
它的表达(Gehring et al., 2006)。
在拟南芥中存在甲基转移酶1(methyltransferase,
MET1), 它主要起维持CPG甲基化的作用(Vongs et al.,
1993; Kankel et al., 2003)。基因MET1的突变能够
抑制突变体 dme种子致死的表型(Xiao et al., 2003)。
在dme met1双突变体中, 花和胚乳中都有MEA基因的
表达, 而MEA基因在 dme突变体中没有表达。MET1
以一种与DME拮抗的方式调节MEA的表达, 即在MEA
的表达中, MET1与DME的作用是相反的(Xiao et al.,
2003)。这与研究认为MET1是一种 DNA甲基转移酶
(Vongs et al., 1993; Kankel et al., 2003)而DME具有
DNA糖基化酶活性(Choi et al., 2002)的结果相符。虽
然在胚乳中, MET1表达而DME不表达, 但是MET1不
能够反转DME对MEA的去甲基化作用, 表明DME引起
的去甲基化不能够快速和精确地重建(X iao et a l . ,
2003)。
在mea、fis2和 fie突变体中只有部分的胚珠存在
自主胚乳发生的现象(Ohad et al., 1996; Chaudhury et
al., 1997; Kiyosue et al., 1999), 表明只有部分胚珠中
启动胚乳发育的基因被激活。在反义MET1的转基因
植株中, 基因组甲基化的程度降低到了野生型植株13%
的水平(Finnegan et al., 1996)。将该反义MET1植株
与 fie突变体杂交, 可加强后代植株自发产生胚乳的能
力。基因组甲基化程度的降低可以加强 fie的表型, 表
明基因组甲基化在胚乳发育的启动中具有重要作用
(Vinkenoog et al., 2000)。
拟南芥突变体fie能在未受精时继续发育, 其胚乳能
达到细胞化阶段(Ohad et al., 1996), 即种子能够在胚
缺失的情况下形成胚乳。另外, 体外受精的中央细胞在
体外培养时, 也经历着类似体内胚乳发育的步骤, 同步核
分裂导致合胞体的形成(Kranz et al., 1998)。这些结
果显示启动胚乳发育不需要胚的存在。但是Nowack等
(2006)的研究表明胚在启动胚乳发育中具有作用。拟
南芥cdka突变体的生殖细胞不能分裂形成2个精子, 形
成含有 1个营养细胞和 1个类似精细胞的细胞的花粉。
突变体的花粉管能够正常生长, 类似精细胞的细胞偏向
性地与卵细胞融合, 而不与中央细胞融合, 结果导致双受
精变成了单受精。令人惊讶的是, 未受精的中央细胞启
动了核分裂, 表明胚的发育产生了某种刺激胚乳发育的
信号(Nowack et al., 2006)。
5 结束语
对高等植物受精机理的研究一直是植物发育生物学研究
的热点。但是相对于动物和低等植物而言, 高等植物的
受精机理的研究还远不够深入。近年来, 在这一领域的
诸多突破性进展, 特别是关于受精作用分子和细胞生物
学机制的研究, 提出了许多新的问题, 同时, 极大地扩展
了受精概念的内涵与外延。首先, 卵器细胞对近珠孔花
粉管的导向作用的研究突现了卵器细胞、雌性生殖单
位细胞、甚至整个雌配子体在受精过程中的能动作用,
也揭示了雌性细胞在受精作用中的相互依存、协同作
用的关系。无疑这是受精研究中的一个全新领域。其
次, 关于配子印迹和合子基因激活的研究极大地扩展了
原有的受精概念, 并从分子机制研究的角度将雌、雄配
子融合与早期胚胎发生紧密联系起来, 从而有可能在新
的层面上深入理解受精作用的深刻涵义。此外, 对植物
多梳家族蛋白的研究开启了透视胚乳发育启动机制的窗
口。同时, 也开辟了探讨胚胎发生与胚乳发育相互关系
的新途径。上述热点领域所展示出新的切入点为探讨
受精作用的分子、细胞生物学机制提供了前所未有的
机遇。随着在多个物种中雌雄配子和早期胚胎的cDNA
文库或表达谱的建立, 以及各种受精过程相关突变体的
发现, 结合已有的水稻和拟南芥的基因组序列信息, 相
信高等植物受精机理的研究在不远的将来必将有更大
的突破。
365彭雄波等: 被子植物受精作用的分子和细胞生物学机制
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(责任编辑: 白羽红)
Molecular and Cellular Mechanism of Fertilization
in Angiosperms
Xiongbo Peng, Mengxiang Sun*
Key Laboratory in Development Biology of Ministry of Euducation, College of Life Sciences, Wuhan University,
Wuhan 430072, China
Abstract The double fertilization characteristic of angiosperms involves two separate fusion events. The process occurs deep
within maternal tissues, and therefore, has been a particularly difficult field in the study of sexual plant reproduction. In recent
years, the successful construction of cDNA libraries of gametes in several species, the development of in vitro experimental
systems, and the application of new molecular and genetic approaches have thrown new light on the field for deeper insight into
the molecular and cellular mechanisms underlying the fertilization process. In the present review, we focus on some of the recent
advances and some key developmental events revealed in the fertilization process, including the role of the egg apparatus in
guiding pollen tube orientation, sperm cell movement to their targeting cells, interaction between gametes, egg cell activation, and
onset of embryogenesis and endosperm development.
Key words angiosperms, double fertilization, egg cell, endosperm
Peng XB, Sun MX (2007). Molecular and cellular mechanism of fertilization in angiosperms. Chin Bull Bot 24, 355-371.
* Author for correspondence. E-mail: mxsun@whu.edu.cn
第二届全国植物生态学前沿论坛与第二届全国克隆植物生态学研讨会
为搭建中国植物生态学家深入交流的平台，中国植物学会植物生态学专业委员会和鲁东大学(原烟台师范学院)生命科
学学院将于2007年10月19日-23日在山东省烟台市召开第二届全国植物生态学前沿论坛与第二届全国克隆植物生态学
研讨会。
一、会议主要内容
(1)植物生态学前沿论坛：生物多样性 -生态系统功能、全球变化生态学、入侵植物的生态学后果; (2)克隆植物生态
学研讨会：克隆性与异质性、克隆植物种群动态、克隆性与生态系统功能。
二、会议日程安排
10月19日 报到
10月20-21日 开幕式, 主题讲座, 专题讲座, 学术交流, 闭幕式
10月 22-23日 会后参观考察
三、会议联系方式
通讯地址: 山东省烟台市芝罘区红旗中路 186号 鲁东大学生命科学学院 邮编：264025
联系人: 张婷, 韩立亚 电话: 0535-6681053 E-mail: zting100@163.com
钟旭生 电话: 0535-6697616 E-mail: zxsyt@163.com