根據斯坦福大學生物學教授Virginia Walbot和研究生Timothy Kelliher,所說，答案驚人的簡單。在一組精巧的實驗中，研究人員證實發育花卉內深處低氧水平就是觸發性細胞形成的必要條件。

　　生物通報道多年來玉米的性生活吸引了大量的熱切關注。在公元前5000年時，美洲的農學家們采用異花授粉的植物來生產更大的植物或彩色果核，從而生成了第一個雜交玉米品種。

　　今天，玉米雜交制種成為了一種數十億美元的產業，并且雜交育種對生產大多數其他的物種也同樣十分重要。然而盡管植物繁殖在農業綜合企業中占據中心地位，研究人員卻一直未能解答一個基礎的問題：植物的性細胞從何而來？

　　根據斯坦福大學生物學教授Virginia Walbot和研究生Timothy Kelliher,所說，答案驚人的簡單。在一組精巧的實驗中，研究人員證實發育花卉內深處低氧水平就是觸發性細胞形成的必要條件。

　　這一發現不僅僅是學術興趣。

　　“控制植物繁殖對于現代農業是相當重要的，”Walbot說。

　　在玉米產業中，使種子去雄仍然是通過手工操作的方式控制誰讓誰受精，一項開關性細胞生成的技術可顯著提高對植物雜交育種的控制。

　　該研究論文發布在近期的《科學》（Science）雜志上。

　　當兩朵花彼此深愛

　　所有的開花植物都在稱為花藥的結構中生成花粉。然而在這些花藥成熟前，它們排列在植物深處的一個三葉草形狀中。每個三葉草樣裂片中的中央細胞將轉變為性細胞，并最終變為花粉。

　　植物中這一發育背后的機制并不清楚。在動物中，周圍細胞向生殖細胞發送信號開始形成單個生成細胞（founder cell）。Walbot和Kelliher都傾向于這一觀點，并確定了兩種有希望的信號分子MAC1和MSCA1.。缺失MAC1蛋白的植物形成了太多的生殖細胞。缺失MSCA1的植物根本沒有生殖細胞。

　　顯然，MAC1對于組織生殖細胞周圍的非性細胞非常重要，而MSCA1則是細胞形成性細胞所必需的。但是對于兩者之間的聯系，以及什么最初導致了它們的表達仍不清楚。

　　盡管大多數研究人員認為，與在動物中一樣，性細胞是從一組特殊帶有預定作用偏向的細胞發育而成，Walbot和Kelliher看到了兩條線索暗指其他。

　　首先，這些性細胞的物理排列并沒有指明單個“生成細胞”的存在。其次，MSCA1酶運作的方式表明氧水平有可能在信號傳導過程中發揮了作用。

　　植物內的環境可能是“氧化的”（氧氣充足，偏愛氧化）或是“還原的”（氧化被阻止，通常因缺乏活性氧，偏愛相反的還原過程）。MSCA1恰巧通過還原發送信號，這意味著不同的氧水平有可能具有不同的發育影響。

　　為檢驗這一理論，研究人員將一種探針插入玉米未成熟的花藥組織中。他們發現：異常低氧水平（有可能是快速生長的花藥代謝活動的副作用）——在精確的時間，細胞開始轉變為了性細胞。

　　玉米之子的研究

　　密切關注整個植物的生育過程對于雜交育種產業至關重要。田地里通常會種植兩種不同品種的玉米種使其雜交。為了防止植物自花授粉，導致次等品質的植物，需要去除一個物種的所有雄花穗。

　　這是一個艱巨的任務，需要專門的去雄機器，隨后還有專人檢測遺漏的植物。

　　“目前他們每年要對100萬英畝的玉米去雄花穗，每英畝2萬株植物。有數十億手動去雄植物，”Walbot.說。

　　不育玉米品種已不需去雄，但自花授粉的版本被證實難于改良。低氧絕育法可使自交變得更簡單，允許應用于大量的品種。

　　“我們把留下這些應用給產業，”Walbot.說。但研究的影響可能是廣泛的。假設這些結果適用于所有開花植物，如許多研究小組現在正在尋求確證的，這一發現可能為一系列的農作物提供新水平的生育控制。

　　斯坦福大學正在就論文的一些結果申請專利。