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[转载]孙蒙祥团队揭示小孢子命运重编程机制并构建高效单倍体诱导新方案
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北京时间2025年9月3日晚，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有关团队合作在《细胞》（Cell）在线发表题为 “Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction” 的研究论文。
Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haplo.pdf
该研究揭示了小孢子命运重编程的关键分子机制，并基于该机制，进而建立了一个无需胁迫处理即可在体内高效诱导单倍体的新技术，在解析细胞命运调控机制和单倍体育种技术领域取得了重要突破（图1）。
图1. 论文封面（来源于Cell）
自20世纪60年代以来，育种学家致力于利用胁迫处理（如高温、营养饥饿等）诱导植物小孢子（未成熟花粉）转变发育命运，从配子体途径重编程为胚胎发生通路，从而获得单倍体植株。该策略可显著加快作物自交系制备和品种改良进程，已应用于油菜、烟草、小麦等作物。但传统方法必须经过特定的胁迫处理，存在基因型依赖性强、诱导效率低等问题，难以实现大规模推广应用。其胁迫处理如何改变了细胞命运，其重编程的分子机制如何，长期以来困扰着几代科学家，迄今仍知之甚少，成为制约该领域发展的“卡脖子”难题。
该研究发现，在传统胁迫处理下，小孢子中会特异性诱导表达转录因子 BABY BOOM（BBM）。进一步实验表明，仅在烟草和水稻小孢子中异位表达 BBM 即可在无胁迫条件下诱导其命运转变和胚胎发生，说明 BBM 是胁迫诱导重编程中的关键调控因子。进一步研究鉴定出一个新的BBM下游作用因子BAR1（BBM-activated Androgenesis Regulator 1），其表达同样可独立启动小孢子的胚胎化进程，发挥与 BBM 类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，从而打破了传统体系中对胁迫处理的依赖。该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，在未来作物育种，尤其是杂种优势固定与种质创新中，具有广泛应用前景。
武汉大学赴贵州师范大学帮扶团孙蒙祥教授和湖北大学生命科学学院罗盼副教授为该论文共同通讯作者，贵州师范大学特聘研究员、武汉大学博士后史册博士为第一作者。武汉大学博士研究生赵子赋、钟意诚，湖北大学汤行春教授、黄岚杰老师，硕士研究生乔滢、张来、杨凡、李思源、李露露参与了研究。华南农业大学刘耀光院士、北京大学秦跟基教授、贵州省毕节市农科院吴宪志、吴美玲、宋志豪，山东农业大学熊峰教授，以及湖北大学吕世友教授在研究过程中提供了重要支持。研究工作得到了贵州省学科建设专项经费、国家自然科学基金和“博新计划”等资助。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.08.014
https://wap.sciencenet.cn/blog-38240-1500338.html
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