植物「精子」研究揭秘:科學家如何收集花粉?

你是否曾在美麗的花田中漫步,一呼吸就開始連連打噴嚏?這可能是因為你對植物的「精子」——也就是花粉過敏。為了深入了解這些看似微不足道的植物精子,科學家們一直在全球各地進行研究。今天,我們來揭開植物精子的神秘面紗。

植物生物學家James Walker博士是來自聖地亞哥索爾克生物研究所的博士後研究員。Walker博士簡單地解釋了植物精子細胞:這些小小的花粉包裹著父親的遺傳信息,當它們與另一朵花的母親遺傳信息結合時,就會形成種子,等待成長為新的植物。

那麼,科學家是如何收集這些植物精子的呢?一些植物的精子像人類的精子一樣會游泳,通過水中的擺動來完成受精。植物感應光線的質量來決定何時製造精子,Walker博士使用一種模擬自然光照的遠紅光燈來創造合適的環境。然後,他在植物的雄性生殖器官上滴水,這樣就可以收集到植物釋放的精子。

在植物學中,DNA「甲基化」是一個關鍵的概念。甲基化是一種化學標記,會添加到DNA中的胞嘧啶(C)上,形成甲基胞嘧啶(mC)。這些標記可以阻止某些DNA部分的活性,從而控制RNA和蛋白質的生產,影響植物的生長和功能。Walker博士指出,DNA甲基化有助於決定植物DNA的哪些部分在不同的生長階段是活躍的,哪些是靜止的,這對於植物的發育和功能至關重要。

單細胞基因組學是一項新技術,允許科學家直接觀察每個細胞的甲基化和RNA,從而精確了解DNA甲基化在每種細胞類型中的直接作用。Walker博士的研究顯示,DNA甲基化模式比以前認為的要動態得多。

目前,Walker博士正在探索不同植物發育階段中的DNA甲基化模式,並試圖理解這些模式在植物發育和適應變化中的作用。通過使用CRISPR-Cas9技術,他希望能夠控制這些基因機制,以改進作物產量和適應氣候變化。他還計劃研究更廣泛範圍的植物,包括蕨類和藻類,以了解這些植物在進化過程中的重要性,並建立一套解釋甲基化在植物生物學中作用的規則。

探索不同植物發育階段中的DNA甲基化模式

鳶尾花特寫。 圖片來源:James Goldfinch/Shutterstock.com
鳶尾花特寫。 圖片來源:James Goldfinch/Shutterstock.com

Walker博士的科學事業始於對生物學的熱愛,他在學校時對解密信息非常感興趣,尤其是DNA的A、G、C、T四個字母的組合如何構成蛋白質,這激發了他對生物學的熱情。Walker博士發現了一種植物,它使用一種罕見的DNA甲基化形式(4mC),這種形式以前只在細菌中見過。他認為這種甲基化有助於包裝遺傳物質,這是一個令人興奮的發現,正在準備發表。

在他的職業生涯中,Walker博士還經歷了一些實驗室的奇妙故事。例如,一次同事的酒精瓶打碎並引發了火災,導致整個建築物被疏散。從那以後,實驗室改用了塑料瓶,再也沒有發生過類似問題。

這些有趣的細節不僅揭示了植物生物學研究的獨特面貌,也讓我們對這個領域的科學家充滿了敬意。

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首圖來源: shutterstock.com cc By4.0

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參考出處:
1.Ever Wondered How Scientists Collect Plant Sperm? A Plant Biologist Reveals Alliflscience

延伸閱讀:

1.花粉揭露遷徙之謎 豐富的植物生命促使更新世人類定居於歐亞大陸