Using liverwort (Marchantia polymorpha) as a model, researchers led by Prof. Li Hongju from the Institute of Genetics and Developmental Biology of the Chinese Academy of Sciences have explored the molecular mechanism of sperm release in bryophytes.
中国科学院遗传与发育生物学研究所李鸿举教授以苔草（Marchantia polymorpha）为模型，探讨了苔藓植物精子释放的分子机制
这项研究发表在《自然植物》杂志上有性繁殖对植物的环境适应和进化至关重要。被子植物依靠花粉管生长将不动的精子细胞输送到胚囊进行受精，与此不同，基底地植物苔藓植物中的活动精子被释放到水中，并游向颈卵细胞中的卵细胞。尽管苔藓植物的受精过程引起了许多研究人员的兴趣，但调节精子释放的因素仍然未知
在这项研究中，研究人员使用RNA测序和分析来鉴定四种在马钱蒂亚生殖组织中特异性表达的Mildew Resistance Locus O（MpMLO）蛋白。表达模式分析显示，这些MpMLO仅在含有精子细胞的花药中表达
利用CRISPR/Cas9系统，研究人员产生了无法释放精子的Mpmlo1突变体。亚细胞定位显示，MpMLO1柠檬酸首先定位在花药外层末端的顶端细胞质膜上，导致这些细胞死亡
相反，研究人员发现，Mpmlo1突变体中的顶端细胞在花药成熟后不会发生细胞死亡，甚至在花药老化导致的花药退化后仍会继续扩大
通过将Ca2+传感器R-GECO1引入野生型和Mpmlo1突变体植物，研究人员能够研究花药套细胞中Ca2+的动态变化
他们在爆裂释放精子的顶端细胞中记录到高Ca2+水平，而在未能释放精子的Mpmlo1突变体的顶端细胞，他们发现细胞质Ca2+水平降低
总之，研究人员发现程序性细胞死亡（PCD）是花药马钱蒂精子释放的先决条件。在尖端细胞中表达的MpMLO1增加了这些细胞中的细胞质Ca2+水平并诱导PCD。随后进入花药孔的水将精子粘液输送到花托表面进行进一步受精
这项研究揭示了祖先陆地植物精子排出的分子基础，并强调了MLO-Ca2+信号模块的进化保守性，该模块可以追溯到苔类和开花植物的最后一个共同祖先