2019-04-13 07:58:01
了解细胞如何生长和分裂可以带来更强大和更高效的植物

植物的大部分隐藏在地下。这种埋藏的根系对植物至关重要:它提供稳定性,水和食物。与哺乳动物相比,身体计划在出生时是最终的,新根分支的形成确保了根系在整个植物的生命中不断增长。 Ive De Smet教授和Tom Beeckman教授(VIB-UGent植物系统生物学中心)的实验室,以及英国诺丁汉大学,德国海德堡大学和哥本哈根大学(丹麦)的研究人员控制植物根枝发育的新组成部分。他们的研究结果将于本周发表在美利坚合众国国家科学院院刊上。

Ive De Smet教授和他的团队研究植物如何应对不断变化的环境,特别是极端温度和干旱胁迫。 Tom Beeckman教授和他的团队探讨了(侧向)根的进化和发展。在植物中,新器官一直在形成。要做到这一点,必须严格控制新器官的形成时间和地点,以及构成该器官的细胞如何生长和分裂。

为了研究植物中的器官形成,研究人员使用根分支作为模型系统。这个过程沿着生长的根部不断发生,不断增加根系,并且需要细胞中不对称细胞分裂的极其微调协调,这可以产生新的根,同时周围组织中的过程同步。这确保了根以最佳方式生长,以利用土壤中的养分和水分。

Ramakrishna博士(诺丁汉大学)是该研究的第一作者,他解释了研究小组是如何发现植物控制的新成分:“为了确定控制根分枝的新因素,我们探索了哪些基因在这个过程的早期阶段。这导致了细胞壁修饰酶的识别 - 一种调节化学反应的分子 - 控制导致新根生长的细胞分裂。编码这种酶的基因突变导致根细胞膨胀产生新的侧根,导致根分枝形成过程中第一次不对称细胞分裂的后续缺陷。

这些结果表明,非常严格的细胞大小调节会影响细胞分裂的位置,从而影响新根分支的位置和生长。鉴定在介导植物干细胞分裂的细胞外空间中起作用的细胞壁酶表明我们需要在未来的研究中考虑更广泛的蛋白质以解开根分枝的过程。

Tom Beeckman教授(VIB-UGent)补充说:“鉴定这种酶只是第一步。下一个挑战是解开这些细胞壁修饰如何控制细胞大小以及如何在根分枝过程中与其他分子过程协调。”

Ive De Smet教授(VIB-UGent)继续说道:“最终,我们努力了解植物如何应对不断变化的环境。改善根系结构有助于在恶劣的环境条件下稳定植物产量。”

这项研究及其开辟的新研究途径可能会带来创新技术,以改善根系结构,有利于提高作物产量,使植物更能抵抗干旱和营养压力。

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