染色体计数：植物学家揭开百年繁殖迷团学术资讯

▲花粉粒是开花植物能够计数染色体的重要部件，miR845就是在花粉粒中表达的。两行图片展示了野生拟南芥植物的变异型。在第一行中，miR845发生了表达，且花粉粒不可见(右)。第二行图片中，变异型中缺乏miR845，且可以看见花粉粒(右)。“三倍体块”只会在第一行所展示的情况下起作用。

计数在自然界是至关重要的。计数染色体是大多数动物、植物甚至单细胞生物都具备的能力，以确保其生长发育和繁殖。近日，遗传学家们揭示了一种使植物能够计数自身染色体的机制，从而揭开了长达一个世纪的迷团。

能够计算出一个特定细胞或生物体中遗传物质的数量，是确保每个细胞在每次分裂后获得相同基因补充的主要因素。在植物中，阻止个体从繁殖中获得不平衡的染色体数目的机制，被科学家们称为“三倍体块”。

冷泉港实验室的Rob Martienssen教授、该实验室的博士后研究人员Filipe Borges领导的研究团队，以及瑞典乌普萨拉大学的Claudia Köhler博士及其同事共同研究了这一经典问题背后的机制。

他们的研究源自这样的知识：染色体上覆盖着通常被称为转座子的转位因子(TEs)，。Martienssen认为“这就引申出一个问题，细胞是否能检测到转座子，并通过计算转座子从而知道染色体的数量？”“有一种可能的方式，与小RNA分子有关，小RNA由细胞产生，以防止转座子变活跃而发生突变”。

▲一颗花粉粒的内部观：模糊的弧形(箭头所指)是精子(绿色)的内部，或细胞质与谷物的营养核(红色)的连接处。人们认为，easiRNAs通过此连接从营养核转移到精子中。

Martienssen和Borges发现了一种特殊的小RNA分子，它只出现在开花植物的花粉中，被称为microRNA 845 (miR845)。在《自然-遗传学》杂志上发表的一系列实验中，研究团队展示了miR845如何找出并靶向植物基因组中的大多数转座子，触发了被称为“easiRNAs”的次级小RNAs (表观活化的小干扰RNAs)。

花粉粒拥有的染色体越多，转座子就越多，从而它在精子中能够积累的easiRNAs就更多。当精子与雌性配子(卵子)结合形成发育中的种子时，一种计数随之发生。如果染色体的“剂量”和easiRNAs远远失衡，便会触发三倍体块，导致种子死亡。

研究团队提出了此现象背后的机制，即easiRNAs能同时沉默来自母系和父系的印痕基因。从而导致植物的不育。“这一发现可能成为植物育种者的福音”，Martienssen解释说。他想要找出方法来回避三倍体块，进而实现将原本生殖隔离的植物进行杂交。