近日，中国科学院植物研究所研究员汪小全团队揭示了松科植物独特生殖周期多样性的进化和遗传调控机制。相关研究成果发表于《新植物学家》（New Phytologist）。

松科是裸子植物中最大的两个科之一，起源于侏罗纪，现存11属约230种植物，广泛分布于北半球，具有极其重要的生态与经济价值。松科在漫长的进化历史中形成了独特、多样的生殖周期，主要分为松属型、云杉属型、雪松属型三种类型。在这三类生殖周期中，雌配子体发育的时序进程是否一致？其遗传调控机制又是什么？该生殖周期多样性具有怎样的适应意义？松属植物的“球果”普遍存在“夏季休眠”现象，未受精的“球果”于夏季进入发育停滞阶段，这一独特现象受何种分子机制调控？

为探究上述问题，汪小全团队选取松科不同生殖周期类型的代表性物种——油松、长叶云杉和雪松，基于解剖观察、时序转录组比较、异源转化验证等手段，开展了雌配子体的发育及其遗传调控机制研究。

通过结构观察，研究团队系统构建了雌配子体各发育阶段的时序解剖图谱，解析了裸子植物典型的雌配子体发育过程，包括大孢子母细胞减数分裂、游离核分裂、细胞化以及颈卵器形成等关键阶段，并揭示了不同雌配子体在游离核分裂阶段存在的异时性发育特征。有趣的是，该研究还发现了多样的花粉管发育模式。在油松中，授粉后花粉管仅短暂生长，延伸至珠心组织顶端后即进入长达数月的停滞阶段，直至次年受精前约一周才迅速伸长，完成精细胞输送。与之相比，雪松的雌球花授粉后，花粉长时间滞留于珠孔内不萌发，直至次年受精前才启动萌发过程，停滞期长达半年。在遗传调控层面，该研究发现松科植物雌配子体发育各阶段具有相对保守的分子调控机制。

此外，该研究进一步聚焦于松属植物漫长的生殖周期，发现雌配子体在授粉后的早期游离核阶段发育迟缓是其主要成因，导致“球果”进入“夏季休眠”状态。研究人员推测，松属“球果”通过减缓发育以应对外界胁迫，是一种适应性进化策略。

该研究解析了松科植物独特生殖周期多样性的形成机制，揭示了松属漫长生殖周期中的生长-防御权衡策略，对理解松柏类植物的进化及物种多样性形成具有重要意义，也为理解裸子植物生殖策略的进化提供了重要例证。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1111/nph.70985