近日,贵州师范大学迎来了历史性的一刻,孙蒙祥教授领导的武汉大学赴贵州师范大学帮扶团专家团队与湖北大学的合作研究,成功在国际顶级学术期刊《Cell》上发表了重要论文。这是贵州师范大学首次以第一完成单位在CNS(即Cell、Nature、Science)发表的重大研究成果,标志着该校在科研领域的跨越式进步。
这篇论文名为“Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction”,揭示了小孢子命运重编程的关键分子机制。研究团队在此基础上,开发了一种无需胁迫处理即可在体内高效诱导单倍体的新技术,为解析细胞命运调控机制和单倍体育种技术领域带来了重要突破。
自20世纪60年代以来,育种学家一直在努力利用胁迫处理(如高温、营养饥饿等)诱导植物小孢子转变发育命运,从而获得单倍体植株。然而,传统方法存在基因型依赖性强、诱导效率低等问题,限制了其大规模应用的可能性。长期以来,科学界对如何通过胁迫处理改变细胞命运的分子机制知之甚少,这成为制约该领域发展的“卡脖子”难题。
研究团队发现,在传统胁迫处理下,小孢子中会特异性诱导表达转录因子BABYBOOM(BBM)。实验表明,仅在烟草和水稻小孢子中异位表达BBM,就能在无胁迫条件下诱导其命运转变和胚胎发生,证明了BBM在胁迫诱导重编程中的关键调控作用。更进一步,研究还鉴定出了一个新的BBM下游作用因子BAR1(BBM-activated Androgenesis Regulator1),其表达同样可以独立启动小孢子的胚胎化进程,显示出与BBM相似的细胞命运重编程激活功能。
该研究提出并验证了一个保守的BBM-BAR1调控模块,可直接驱动小孢子由配子体发育途径转向胚胎发生途径,从而打破了对胁迫处理的依赖。这一机制不仅拓展了对植物细胞命运可塑性的基础认知,也为构建高效率、低依赖性、跨物种通用的单倍体诱导技术体系提供了理论支撑和实践路径,未来在作物育种,尤其是杂种优势固定与种质创新中,具有广泛的应用前景。
参与此次研究的还有武汉大学博士研究生和湖北大学的多位教授,得到了多方的支持与资助。近年来,贵州师范大学在“主业+特色”的发展路径下,不断深化教育科技人才一体化改革,持续引进和培育高水平人才队伍,科研创新能力不断提升。此次研究的成功无疑为学校的科研水平提升增添了新的动力,标志着贵州师范大学在科学研究领域的全新起航。