名古屋大学生物机能开发利用研究中心的笠原龙四郎特任副教授、野田口理孝特任教授，与名古屋大学变革性生命分子研究所的研究团队，发现了在植物种子形成过程中不可或缺的，相当于“脐带”功能的新组织——笠原网关（Kasahara Gateway）。这是植物学领域时隔160年再次发现新组织。相关研究成果已发表在期刊《Current Biology》上。
名古屋大学笠原龙四郎特任副教授（供图：科学新闻社）
在被子植物中，雌蕊内部存在胚珠，雄蕊花粉中的精细胞通过与胚珠内的卵细胞、中央细胞进行双受精而形成种子。研究团队使用苯胺蓝对受精成功与失败的胚珠进行染色后发现，当受精失败时，胼胝质（一种多糖类物质）未被分解而残留，且这些胼胝质会积聚在花粉管延伸至卵细胞路径的相反侧。笠原特任副教授表示：“我们带着‘植物受精失败后为何无法形成种子’这一疑问展开实验，并发现了这一现象。”
受精成功时，分解胼胝质的蛋白质AtBGppap与BG1两种基因的表达量显著上升。胼胝质被溶解后，营养得以输送至胚珠侧促使种子膨大；而受精失败时，胚珠未感知到受精信号，导致胼胝质无法被溶解，营养流动受阻，引发种子坏死。通过调查此时的营养流动，研究人员发现受精失败时存在某种结构阻断了营养流入。利用筛管特异性标记物染色技术，研究团队发现了这个调控营养交换的“门”状结构——笠原网关的存在。“尽管组织学研究已停滞约150年，但我们怀揣着‘必须深入探究这一领域’的信念，提出了这个新组织的概念。”（笠原）
在探究营养流动的过程中，研究团队还发现：AtBGppap突变体拟南芥的种子体积缩小了8%，诱导该基因过表达时，笠原网关呈现持续开放状态，导致种子体积增大16%，水稻种子体积也会增大9%。据悉，通过利用该机制，有望增大各类种子的体积。
动植物共通的生物系统
笠原特任副教授指出：“在动物中，受精后通过脐带输送营养，未受精则不会形成脐带——这是因为提前建立通道会导致营养浪费。植物同样会在受精后清除胼胝质，形成‘脐带’通道。此次发现的新组织，揭示了动植物在生物系统层面的共通性。该发现可以说是为植物种子形成科学的基础研究开辟了新路径。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Current Biology
论文：Fertilization-dependent phloem end gate regulates seed size
DOI：10.1016/j.cub.2025.03.033
