2024年8月28日,武汉大学孙蒙祥团队在Nature杂志在线发表了题为“Sperm-Origin Paternal Effects on Root Stem Cell Niche Differentiation”的研究论文。该研究报道了两个父本起源基因参与调控根干细胞龛的细胞命运决定。与动物不同的是,植物的精、卵细胞深埋在母体组织中,很难开展相关研究工作。经过长期摸索,孙蒙祥课题组创建了一套独特的卵细胞分离技术,并结合单细胞测序技术,结合精细胞转录组;从中鉴定得到两个在精细胞中特异表达的转录抑制因子TREE1和DAZ3。

该研究证实了TREE1和其同源基因DAZ3为父本起源基因。TREE1和DAZ3突变后,胚根原细胞发育命运发生改变,根干细胞龛分化异常。继而根发育异常和根重建能力降低。作者发现受精后TREE1和DAZ3结合到卵细胞特异表达的母本起源基因RKD2的启动子上,抑制其在早期胚胎中表达,以确保胚根原细胞正常分裂,以及根干细胞龛的发育命运正常确立。当TREE1和DAZ3突变后,RKD2在早期胚胎中的抑制被解除,胚根原细胞和根干细胞龛的命运随之发生改变。由此,揭示了一条在受精过程中雌雄配子在分子层面上的具体互作途径,并解析了该途径靶向调控胚胎具体器官形成的分子机制。