日本名古屋大学领导的一个研究小组在植物中发现了一种对种子形成至关重要的新组织。他们的发现是160年来首次发现新的植物组织。他们的发现开辟了一个新的研究领域，并且已经展示了实际应用，该团队提高了包括水稻在内的重要作物的产量。《当代生物学》杂志发表了这项研究。

自2005年以来，科学家们已经知道，受精对于种子体（称为下胚轴）从植物的“母亲”部分获得营养是必要的。了解植物如何探测成功受精对于在育种过程中最大限度地提高作物品种的产量非常重要。

由Kasahara Ryushiro和Michitaka Nodaguchi领导的研究小组偶然发现了这种新组织。Kasahara一直在对种子进行染色，以追踪胼胝质的沉积，以验证之前的研究结果。胼胝质是一种蜡状物质，通常被研究，因为它与受精有关。

在检查染色区域时，笠原发现了一些意想不到的事情。植物通过插入花粉管来受精，所以大多数科学家只对发生花粉管的地方感兴趣。然而，我们在另一边也发现了信号，”他说。“没人看我看的地方。我记得当时很惊讶，尤其是当我们意识到受精失败时，这个信号特别强烈。”

进一步的分析揭示了一种独特的兔子形状的组织结构，它起到了通道的作用。这个结构被命名为“笠原之门”，以纪念它的发现者，它代表了自19世纪中期以来发现的第一个新的植物组织。

Kasahara观察到的信号是由胼胝质沉积引起的，胼胝质沉积阻碍了营养物质和激素流入未受精的种子。通道的关闭导致种子得不到营养而死亡。研究人员将这种状态称为“封闭状态”。“另一方面，当受精发生时，下胚轴检测到这一成功并溶解胼胝质，使营养物质流入种子并促进生长。”研究人员称这种状态为“开放状态”。

Kasahara解释说：“当将成功受精和不成功受精的胚胎之间的营养物质流动进行比较时，发现只有在成功受精的胚胎中才观察到营养物质的流入，而在不成功的胚胎中，营养物质的流入完全被阻断了。”“这限制了浪费在不能存活的种子上的资源数量。”

通道在开放和关闭状态之间切换的能力表明了基因调控。研究人员检查了受精植物的下胚轴，以确定潜在的遗传控制。

他们发现了一种叫做AtBG_ppap的基因，这种基因只在受精的下胚轴中被上调，并确定了它在溶解胼胝质的作用。当他们修改下胚轴以过表达AtBG_ppap时，通道永久保持打开状态，增加营养吸收。

Kasahara说：“这让我们意识到，保持门户永久开放可以扩大种子。”“当我们用水稻种子测试这一理论时，我们让种子大了9%。使用其他物种的种子，我们成功地增加了16.5%。”

他们的发现代表了植物育种中种子增强的重大进展。保持永久开放状态可以大大提高重要作物的产量。

Kasahara还认为，这些发现将加强对植物进化的理解，特别是为什么开花植物（被子植物）在今天的植物群中占主导地位。他说：“由于未受精的下胚轴首先不能成为种子，因此喂养它对植物来说是‘浪费’。”“因此，被子植物可能能够存活到现代，通过这种机制来喂养胚胎体，以确保它们只给受精的种子提供资源。”

（子科生物报道）