近日，湖北省科技创新大会隆重召开，集中展示了全省在2025年度关键核心技术攻关与科技成果转化方面取得的显著进展。会上，备受瞩目的“61020”全链条攻关系列成果正式发布，其中武汉大学生命科学学院孙蒙祥教授团队的研究成果“性细胞发育命运决定机制与高效单倍体诱导技术”成功入选六项重大基础研究成果之列。
“61020”全链条攻关体系是湖北省系统推进科技创新的一项战略性部署，其核心在于每年聚焦6项重大基础研究实现源头突破，集中力量攻克10项关键核心技术，并在此基础上打造20项具有引领作用的标志性创新产品，从而打通从基础研究、技术开发到产业应用的完整创新链条。此次大会上发布的系列成果，正是这一体系实施成效的集中体现，充分彰显了湖北在人工智能、先进制造、生物医药、现代农业、新材料和新能源等战略性新兴领域的前瞻布局、系统化攻关能力以及深厚的科研积淀。
孙蒙祥教授团队的入选成果聚焦植物生殖发育与作物快速育种中的核心科学问题，不仅深化了对植物细胞命运决定机制的理解，也为现代种业技术的革新提供了关键理论支撑和实用工具。
孙蒙祥教授团队2025年在国际顶尖学术期刊《Cell》发表了题为“Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction”的相关研究成果。此前，还在《Nature》杂志发表了题为“Sperm-Origin Paternal Effects on Root Stem Cell Niche Differentiation”的研究论文，系统揭示了父本基因在植物胚胎发育早期对根干细胞龛命运决定的关键调控作用。这也是该团队继2021年在《Nature》发表重要成果之后，在植物生殖与发育生物学领域取得的又一突破性进展。
受精是新生命启动的起点，通过精卵融合将父母双方的遗传信息整合，进而驱动胚胎发生与器官建成。然而，亲本基因如何协同调控这一复杂过程，尤其是父本基因在受精后对胚胎特定器官发育的影响机制，长期以来知之甚少。由于植物的精、卵细胞深藏于母体组织中，相关研究面临极大技术挑战。针对这一难题，孙蒙祥团队经过长期探索，成功建立了一套独特的卵细胞分离体系，并结合单细胞测序与精细胞转录组分析，从中鉴定出两个在精细胞中特异性表达的转录抑制因子——TREE1和DAZ3。
研究进一步证实，TREE1及其同源基因DAZ3属于典型的父本起源基因。当这两个基因发生突变时，胚根原细胞的命运发生异常转变，导致根干细胞龛分化紊乱，进而引发根系发育缺陷和再生能力下降。机制上，作者发现受精后TREE1和DAZ3会直接结合到卵细胞中特异表达的母本基因RKD2的启动子区域，抑制其在早期胚胎中的表达，从而保障胚根原细胞的正常分裂及根干细胞龛的正确建立。一旦TREE1和DAZ3功能缺失，RKD3的抑制被解除，RKD2在胚胎早期异常激活，最终扰乱根系发育程序。
这项工作不仅阐明了一条精卵配子在分子层面实现精准互作的新路径，更首次揭示了父本基因通过抑制母本有害因子来确保后代正常发育的全新机制。研究还澄清了若干关键科学问题：其一，TREE1和DAZ3虽仅在精细胞中表达，却能远程调控胚后根器官的形成，表明器官发育存在由配子预先设定的先天性调控程序；其二，受精不仅是遗传物质的简单融合，更是一种主动的调控过程——父本通过引入特定因子抑制母本潜在有害基因的表达，以“解毒”方式保障胚胎健康发育；其三，精细胞中的特定遗传缺陷可选择性地导致根系发育异常，凸显了配子质量在子代器官建成中的隐性但关键作用。
