今天阅读的文献是近期发表在《Current biology》上的《A Peptide Pair Coordinates Regular Ovule Initiation Patterns with Seed Number and Fruit Size》一文。通讯作者是德国海因里希海涅大学发展遗传学研究所的Ru¨ diger Simon教授。
含有卵细胞的胚珠在雌蕊内部，由胎座内的分生组织发育而来，胚珠在每个心皮内近乎平行，在花发育的第8或是第9期，胚珠由胎座开始有规则两个或是四个细胞排列。这一规律可减少相邻胚珠之间或受精后正在发育的种子之间的竞争，确保生殖的正常进行。此外角果大小对种子的生成有调控作用，因此角果发育也需要与胚珠发育相互协调。但是目前为何胚珠能够协调相互间隔还不清楚。胚珠原基起源于胎座原基压表皮层的分裂，需要生长素与细胞分裂素的相互协调。pin1的突变体会出现胚珠数目减少的表型，增加CK浓度则会出现胚珠数目增加的表型，而BR可能促进胚珠而GA抑制胚珠数目。在生长素信号通路中RAF5被转录因子ANT，CUC1/2来调控胚珠原基的发育，在 cuc2 or cuc2;ant 突变体中knock down cuc1的表达，那么则会出现胚珠数目减少的表型，而cuc2 cuc3则会出现胚珠融合的现象。
如果角果长度不变，胚珠原基之间的距离决定了在一朵花上能产生的种子总数。最新鉴定到的NEW ENHANCER OF ROOT DWARFISM(NERD1)，其是胚珠数目的正调控因子，但是角果会变短，因此NERD1并不是主要调控胚珠距离的因子。ER基因LRR型的类受体激酶，参与了气孔发育、维管形成和叶缘锯齿等多个发育进程。此外情缘关系相近的两个基因ERECTA-LIKE1(ERL1) 和 ERL2可以能与ER发挥相似的功能。
为了研究胚珠发育起始这一问题，通过筛选96个拟南芥的种质资源，利用Landsberg erecta (L.er) 和 Cvi-0 建立重组自交系，因为Cvi有长角果 (13.30 ± 1.30mm) 和低种子密度 (2.37 ± 0.27), 而L.er含有短角果(10.20 ± 0.84 mm) 和高种子密度 (5.21 ± 0.28）。
不同生态型差异
通过QTL mapping鉴定到可能的基因，发现主要有两个峰，五号染色体上很可能是ER，为了验证这一猜想，他们观察了Col-0的er突变体的表型，发现也出现种子密度变大的表型，有趣的ER的同源基因ERL1 和 ERL2似乎起到完全相反的功能。erl1 erl2双突的表型反而种子密度下降。说明两条信号通路相互拮抗。
种子密度
QTL mapping
那么ER和ERL1/2在种子密度调控过程中的配体是啥呢？在先前的研究过程中发现EPF/EPFL 家族的小肽可以作为ER的配体发挥功能，他们发现EPFL9在正在发育的雌蕊和果实中表达，于是利用RNAi的技术knock down EPFL9的表达，发现种子密度明显升高。暗示EPFL9可以作为ER的配体发挥功能（EPFL9及时stomagen与ER互作调控气孔密度）。
EPFL9可能作为ER的配体
随后他们又鉴定2号染色体上的EPF家族，发现很有可能是EPFL2，在先前的研究中发现EPFL2与ER受体共同作用控制叶片锯齿，在Ler背景下突变掉EPFL2发现种子密度降低。由于EPFL2的表型类似于ERL1/2表型，那么EPFL2是否是ERL1/2的配体呢？epfl2-2 erl1-2 erl2-1与 epfl2-2单突 和 erl1-2 erl2-1双突表型表型相似，而epfl2-2 er-105双突种子数目进一步降低。因此遗传学上EPFL2可能作为ERL1/2的配体发挥功能。随后他们对epfl2突变体进行了详细的观察，发现双生胚珠仅仅能在epfl2-2 erl1-2 erl2-1和 epfl2-2 er-105的植物里看到，但是在erl1-2 erl2-1双突中没有观察到，暗示着EPFL2还可以通过别的信号通路调控胚珠发育。 为了进一步描述胚珠发育的过程，pDRN:erGFP（生长素响应因子）以及R2D2被引入，可以看到在发育第七期DRN的表达特异性在胎座，当时在胎座获得胚珠细胞命运时，主要集中在的胚珠上并且会出现3-4细胞的间隔，但是epfl2-2突变体中可以看到起始胚珠之间的之间的细胞距离开始不规则。因此EPFL2的功能可能是对胚珠之间的距离起到间隔的作用。
EPFL2作为ERL1/2的配体
epfl2的胚珠间距中断和epfl2的异位表达
接着作者详细的查看了这几个基因的表达pattern，发现ER广泛表达于包括心皮在内的各种器官中，但是在胚珠原基处表达较弱，而早期的心皮中没有检测到ERL1的表达，而ERL2则会在心皮组织中表达。当胚珠原基发育时，胚珠原基内可以检测到ERL1和ERL2的表达，从表达时间上证实ER受体间存在功能差异。而EPFL9主要在膜瓣的内侧表达，暗示着EPFL9可以作为一个细胞间移动的分子发挥作用。而EPFL2特异性的胎座表达，当胚珠原基分化时，特异性在胚珠原基之间表达。EPFL2与DRN在胎座的表达是互补的，利用并且DRN启动子来驱动EPFL2的表达时，得到的转基因植株的果实长度与非转基因植株相似，但种子数和种子密度显著降低。这表明EPFL2的胎座表达不是必须的，而EPFL2有规律的、分散的表达才能保证胚珠的正常启动间隔。而CUC的表达类似于EPFL2，利用CUC2:EPFL2能够完全回补角果长度，部分回补种子数目的表型，因此胚珠之间的距离调控依赖于精确的EPFL2量和表达模式。
那么EPFL2和EPFL9之间的关系到是啥呢？由于气孔发育过程EPFL9（stomagen）存在竞争结合ER的现象，那么EPFL2/9是否也存在竞争结合的关系呢？pEPFL2:EPFL9的植物角果发育正常，但是种子数和种子密度降低并出现卵生胚珠的现象，这类似于epfl2突变体的现象，暗示这两个小肽的确存在竞争关系。（但是注意他们的表达pattern不在一起）
为了确认基因发挥功能的时期，他们在花发育第12期去掉雄蕊防止受精，发现er-105、erl1-2、erl1-2和epfl2-2突变体的雌蕊较短，er-105 erl1-2 以及 er-105 erl2-1花序较密不能研究。进一步研究发现主要是第10或是11期以后开始与WT出现差异，因此EPFL2/9在受精之前调控胚珠距离，而受精之后调控角果发育。
最后通过生化的方法，发现EPFL2/ERL1/2以及EPFL9/ER之间的亲和力最高，同时EPFL9与ERL1/2亲和力与ER相当，进一步揭示EPFL2/ERL1/2以及EPFL9/ER pathway可能存在竞争性调控胚珠发育间距和调控角果发育。
等温热滴定
综上所述EPFL9主要作用于心皮壁，能够在不影响胚珠形成模式的情况下控制角果伸长，但是理论上EPFL9可以与EPFL2存在竞争，而EPFL2主要在胚珠的间隔组织表达调控胚珠间的距离，在er突变体中观察到的胚珠数目减少可能是由于角果的有限资源决定的。而EPFL2更主要倾向于参与胚珠距离的调控，从而决定胚珠数目。但是这篇文章的筛选标准将受精前后联系在一起，没有很好地区分，因此显得很乱。
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