本次阅读的文章是14年发表在《current biology》上的《Live-Cell Imaging Reveals the Dynamics of Two Sperm Cells during Double Fertilization in Arabidopsis thaliana》。
活体成像技术主要采用生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)两种技术。生物发光是用荧光素酶基因标记细胞或DNA,而荧光技术则采用荧光报告基团(GFP、RFP, Cyt等)进行标记。利用一套非常灵敏的光学检测仪器,让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。通过这个系统,可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。
科学问题:受精的过程是怎么样的,两个精细胞与卵细胞和中央细胞的结合有偏好性吗?
实验材料: The pHTR10:HTR10-mRFP(标记精细胞核), pACT11:H2B-GFP (标记雌方的核,如助细胞)
pLAT52:GFP(标记花粉管) pDD45:mtKaede (标记卵细胞膜) pFWA:FWA:GFP (标记中央细胞核)
pACT11:MSI-GFP (花粉管细胞质) gcs1(hap2)/+
实验结果:
利用ICCD相机,发现精细胞的释放是一个很快的时间,可能不足1s。下图可以看出。0.2s时精细胞已经超过营养细胞,3.2s已经穿透雌配子体组织,9.6s时已经在退化助细胞边缘。
在精细胞释放前,速度0.086 μm/s,释放后达到10 μm/s,几乎快了100倍。但从释放后快速运动的时间平均8.8s。
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/d5894b15e85f32d1.png)
pHTR10:HTR10:mRFP. pACT11:MSI1:GFP
然后发现在到达退化助细胞边缘后,精细胞会停下来平均7.4min时间。
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/2763d65856847032.png)
pHTR10:HTR10:mRFP pACT11:H2B:GFP pLAT52:GFP
下面想看融合过程,用了hap2的材料,比较野生型和突变体区别。在10min时野生型已经能正常受精,但是gcs突变体15min还不行。
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/eb9b9d21c8a7be2c.png)
通过精卵融合以及精细胞与中央细胞融合的事件时间大体相当,仔细计算下来的两次融合之间存在2.5min间隙,作者认为这个短短的间隙给防止多精融合一机会。
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/7374d3b0a838910a.png)
最后作者想看一看两个精细胞的融合有无卵细胞结合偏好性。于是精细胞用了一个可光转换的荧光蛋白标记(a monomeric Kikume Green-Red (mKikGR) 和HTR10标记。通过紫外照射将光谱由绿色变成红色。由于在花粉管中精细胞有先后之分。通过照前面和后面发生荧光变化,发现两个精细胞的前后位置对最后受精对象没有明显偏好。
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/7d3969f4bb341736.png)
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/42073ba476654521.png)
最后用一个模型归纳一下。
![](https://img.haomeiwen.com/i10628721/0c283329d5ba890e.png)
1.缓速前进。
2.精细胞释放后在助细胞中快速前进。
3.停留7.4min。
4.无偏好性几乎同时融合。
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