本院植物暨微生物學研究所趙光裕副研究員研究團隊日前以開花植物的花粉管為研究對象，創新研發出一套無需解剖實驗的策略，成功描繪出開花植物花粉管於雌蕊體內生長時珍貴的基因整體表現機制與數據。由於相關領域學者以往都是用植物體外培養的方式來分析花粉管的基因表現，這篇以雌蕊植物體內生長的花粉管為研究對象的論文，深具創新科技之意義。同時，對於花粉管的蛋白質轉譯過程與植物雌雄受精的過程，將可提供更堅實的分子細胞學基礎知識。國際重要植物專業期刊「植物細胞」(The Plant Cell )於2014年2月14日刊登這篇研究成果，並於該期以專文加以摘要介紹。

        研究團隊表示，對開花植物而言，當雄蕊的花粉灑落在雌蕊柱頭時，花粉會開始萌發並孕育出許多類似小管道般的花粉管，將蘊藏其內的精細胞傳送至雌蕊的胚珠以完成雌雄受精及產生種子，繼而達到繁衍後代的功能。

        目前學者利用體外培養花粉管方式進行基因體學研究，已獲知許多基因參與花粉發育及花粉管生長。同時，最近許多研究指出，雌蕊花柱/柱頭在授粉過程中對花粉管的生長與引導扮演十分重要，進而影響花粉管內基因表現。但由於大部份開花植物的花粉管深埋於雌蕊內，目前尚無有效方式收取雌蕊柱體內生長的花粉管，相關領域的研究障礙，亟待學界突破。

        此次趙光裕副研究員研究團隊創新研發出一套抽取於雌蕊內生長花粉管大量mRNA訊號分子的策略，並成功地自授粉花柱內生長的花粉管中獲得具有專一或大量表現的500多個基因。這是在植物生殖生長相關領域中，首次成功地自雌蕊花柱體內生長花粉管分離出正在進行蛋白質轉譯過程的mRNA所做的基因體學的研究。研究團隊同時進一步利用遺傳學及分子細胞學等相關實驗證實這些基因的表現的確可經由授粉作用所調控，且數個擬南芥(模式植物即阿拉伯介草)相對應基因突變株研究顯示這些基因受損時，明顯地造成花粉管於雌蕊花柱體內生長、引導及授精作用的缺失。這篇論文在植物範疇中的微層次基因體學的研究所具備的創新科技意義，甚受學界重視。未來進一步的深入研究，將可對於花管粉生長較緩慢的植物(例如蘭花)，以及開花植物之授粉作用機制提供更堅實的分子細胞學知識。

        此研究經費係由本院植微所、農業生物技術產業化發展方案計畫與國家科學委員會研究經費支持。參與研究者包括林詩芸博士、本院植微所研究助理陳佩葦、莊茗翔、美國加州大學河濱校區Dr. Julia Bailey-Serres及其實驗室研究同仁Piyada Juntawong。

        參考網站： http://www.plantcell.org/content/early/2014/02/13/tpc.113.121335.abstract