两性植物自交不亲和背后隐藏的机制被揭示

一项新的研究提出了一个进化的生物物理模型，该模型为合作非自我识别的自交不亲和性的进化提供了新的线索，这是植物中一种阻止自我受精并促进杂交受精的遗传机制。该创新模型引入了混杂的分子相互作用作为关键成分，增强了我们对雌雄同体植物遗传多样性和进化的理解

希伯来大学罗伯特·H·史密斯农业植物科学与遗传学研究所的Tamar Friedlander博士及其团队与希伯来大学爱因斯坦数学研究所的Ohad Feldheim教授合作进行的一项研究开发了一种进化生物物理模型，为植物中协作性非自我识别自不相容性的进化提供了新的线索

这项发表在《自然通讯》上的研究引入了一个新的理论框架，该框架包含了混乱的分子相互作用，而传统模型在很大程度上忽略了这些相互作用

自交不亲和（SI）是一种广泛存在于同时具有雄性和雌性生殖器官的植物中的生物学机制，它阻止自受精并促进遗传多样性。在这种机制下，受精依赖于高度多样化的蛋白质之间的特异性识别：RNase（雌性决定簇）和SLF（雄性决定簇）

这些蛋白质之间的相互作用确保了植物只与非自身配偶兼容，从而保持了多样的基因库

Friedlander博士和她的团队提出的新模型代表了在理解自交不亲和蛋白进化动力学方面的重大进展。通过考虑混杂的相互作用——可能与不熟悉的伴侣发生相互作用——以及每个蛋白质有多个不同的伴侣，该模型比以前只假设一对一相互作用的模型更符合经验发现

这种混杂性使雄性和雌性蛋白质之间形成了灵活的相互作用模式，为这些蛋白质如何在几代人中进化和相互作用提供了新的见解

“我们的研究表明，蛋白质参与混杂相互作用的能力对于自交不亲和系统的长期进化维持至关重要，”Friedlander博士解释道

“与之前的想法相反，我们认为这个系统的默认状态是很可能被识别，需要进化压力来避免它。这种灵活性不仅有助于保持遗传多样性，还表明类似的机制可能在其他生物系统中运行。”

这项研究还揭示了这些植物种群如何自发地组织成不同的相容性类别，确保不同类别之间的完全相容性，同时保持同一类别内的不相容性

该模型预测了各种进化路径，这些进化路径可能导致仅基于点突变的这些相容类的形成或消除。研究人员利用从物理学统计力学领域借来的经验和理论工具，分析了这些类别的出现和衰退之间的动态平衡，这提供了一个可持续的进化模型

Friedlander博士补充道：“我们研究的这些见解不仅对植物生物学，而且对理解分子识别的基本原理及其对生物网络进化的影响都有深远的意义。”。“我们的发现也有助于保护植物生物多样性。”

这项研究强调了混杂和多伴侣分子相互作用的作用，可能会启发人们在其他生物系统中寻找这两种元素，并有助于解释各种复杂分子网络的进化。它丰富了对植物生物学的理解，并对破译生物网络的进化和管理生物多样性具有更广泛的意义