近日，孫蒙祥教授領(lǐng)導(dǎo)的武漢大學(xué)赴貴州師范大學(xué)幫扶團(tuán)專家團(tuán)隊(duì)與湖北大學(xué)有關(guān)團(tuán)隊(duì)，合作在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Cell》在線發(fā)表研究論文“Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction”。這是貴州師范大學(xué)首次以第一完成單位在CNS（即Cell、Nature、Science全世界最權(quán)威的學(xué)術(shù)雜志）上發(fā)表的重大研究成果，取得了歷史性突破。
該研究揭示了小孢子命運(yùn)重編程的關(guān)鍵分子機(jī)制，并基于該機(jī)制，進(jìn)而建立了一個(gè)無需脅迫處理即可在體內(nèi)高效誘導(dǎo)單倍體的新技術(shù)，在解析細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控機(jī)制和單倍體育種技術(shù)領(lǐng)域取得了重要突破。
自20世紀(jì)60年代以來，育種學(xué)家致力于利用脅迫處理（如高溫、營養(yǎng)饑餓等）誘導(dǎo)植物小孢子（未成熟花粉）轉(zhuǎn)變發(fā)育命運(yùn)，從配子體途徑重編程為胚胎發(fā)生通路，從而獲得單倍體植株。該策略可顯著加快作物自交系制備和品種改良進(jìn)程，已應(yīng)用于油菜、煙草、小麥等作物。但傳統(tǒng)方法必須經(jīng)過特定的脅迫處理，存在基因型依賴性強(qiáng)、誘導(dǎo)效率低等問題，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。其脅迫處理如何改變了細(xì)胞命運(yùn)，其重編程的分子機(jī)制如何，長期以來困擾著幾代科學(xué)家，迄今仍知之甚少，成為制約該領(lǐng)域發(fā)展的“卡脖子”難題。
研究發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)脅迫處理下，小孢子中會(huì)特異性誘導(dǎo)表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子BABY BOOM（BBM）。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，僅在煙草和水稻小孢子中異位表達(dá)BBM即可在無脅迫條件下誘導(dǎo)其命運(yùn)轉(zhuǎn)變和胚胎發(fā)生，說明BBM是脅迫誘導(dǎo)重編程中的關(guān)鍵調(diào)控因子。進(jìn)一步研究鑒定出一個(gè)新的BBM下游作用因子BAR1（BBM-activated Androgenesis Regulator 1），其表達(dá)同樣可獨(dú)立啟動(dòng)小孢子的胚胎化進(jìn)程，發(fā)揮與BBM類似的細(xì)胞命運(yùn)重編程激活功能。
該研究提出并驗(yàn)證了一個(gè)保守的BBM-BAR1調(diào)控模塊，可直接驅(qū)動(dòng)小孢子由配子體發(fā)育途徑轉(zhuǎn)向胚胎發(fā)生途徑，從而打破了傳統(tǒng)體系中對脅迫處理的依賴。該機(jī)制不僅拓展了對植物細(xì)胞命運(yùn)可塑性的基礎(chǔ)認(rèn)知，也為構(gòu)建高效率、低依賴性、跨物種通用的單倍體誘導(dǎo)技術(shù)體系提供了理論支撐和實(shí)踐路徑，在未來作物育種，尤其是雜種優(yōu)勢固定與種質(zhì)創(chuàng)新中，具有廣泛應(yīng)用前景。
武漢大學(xué)赴貴州師范大學(xué)幫扶團(tuán)孫蒙祥教授和湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院羅盼副教授為該論文共同通訊作者，貴州師范大學(xué)特聘研究員、武漢大學(xué)博士后史冊博士為第一作者。武漢大學(xué)博士研究生趙子賦、鐘意誠，湖北大學(xué)湯行春教授、黃嵐杰老師，碩士研究生喬瀅、張來、楊凡、李思源、李露露參與了研究。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)劉耀光院士、北京大學(xué)秦跟基教授、貴州省畢節(jié)市農(nóng)科院吳憲志、吳美玲、宋志豪，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)熊峰教授，以及湖北大學(xué)呂世友教授在研究過程中提供了重要支持。研究工作得到了貴州省學(xué)科建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)、國家自然科學(xué)基金和“博新計(jì)劃”等資助。
近年來，貴州師范大學(xué)堅(jiān)持“主業(yè)+特色”的發(fā)展路徑，持續(xù)深化教育科技人才一體化改革，大力引進(jìn)和培育高水平人才隊(duì)伍，不斷提高科研創(chuàng)新能力。在人才強(qiáng)校戰(zhàn)略的支撐下，學(xué)校科研水平實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.08.014
貴州教育報(bào)記者 岳端
編輯 陳茜茜
二審 賀韜
三審 劉鋼