通過(guò)經(jīng)受脅迫處理（例如高溫、營(yíng)養(yǎng)饑餓等）的植物小孢子（microspore，未成熟的花粉）培養(yǎng)誘導(dǎo)單倍體，從而獲得單倍體植株，這一方法已受到半個(gè)多世紀(jì)的廣泛關(guān)注，能夠顯著加快作物自交系制備和品種改良進(jìn)程。然而，脅迫處理中小孢子的細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的分子機(jī)制，我們?nèi)灾跎佟?/p>
2025 年 9 月 3 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(zhuān)家團(tuán)隊(duì)與湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院羅盼副教授團(tuán)隊(duì)合作（史冊(cè)博士為第一作者），在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Cell 上發(fā)表了題為 ：Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction 的研究論文，貴州師范大學(xué)為該論文第一單位。
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)制建立了一個(gè)無(wú)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。
在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)證明了，脅迫處理會(huì)誘導(dǎo)小孢子特異性表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子 BABY BOOM（BBM）。而在煙草和水稻的小孢子中僅特異性表達(dá) BBM，就足以誘導(dǎo)其命運(yùn)轉(zhuǎn)變和胚胎發(fā)生，從而有效繞過(guò)對(duì)脅迫處理的需求，表明了 BBM 是脅迫處理誘導(dǎo)重編程中的關(guān)鍵調(diào)控因子。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步確認(rèn)了 BAR1（BBM-activated Androgenesis Regulator 1）是 BBM 的一個(gè)新的下游效應(yīng)因子，表達(dá) BAR1 同樣可以獨(dú)立啟動(dòng)小孢子的胚胎化進(jìn)程，發(fā)揮與 BBM 類(lèi)似的促進(jìn)小孢子細(xì)胞命運(yùn)重編程的作用。
值得注意的是，BBM 和 BAR1 均可替代脅迫處理在誘導(dǎo)小孢子發(fā)育重編程以及觸發(fā)胚胎發(fā)生方面所起的作用。
該研究的核心發(fā)現(xiàn)：
在小孢子中異位表達(dá) BBM 可在花藥內(nèi)觸發(fā)體內(nèi)雄核發(fā)育；
BAR1 是一個(gè)直接的 BBM 效應(yīng)因子，可重編程小孢子命運(yùn)以促進(jìn)胚胎發(fā)生；
BBM/BAR1 表達(dá)可替代脅迫處理誘導(dǎo)雄核發(fā)育；
保守的 BBM-BAR1 模塊能夠?qū)崿F(xiàn)體內(nèi)高效單倍體誘導(dǎo)。
總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究揭示了一個(gè)保守的 BBM-BAR1 調(diào)控模塊，該模塊可直接驅(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，為克服長(zhǎng)期存在的脅迫處理的技術(shù)瓶頸并實(shí)現(xiàn)多種作物體內(nèi)高效單倍體誘導(dǎo)提供了一種變革性的新方法，在未來(lái)作物育種中有著廣闊的應(yīng)用前景。
論文鏈接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00928-6
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