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     时间:2021-04-08 11:05:15  来源:

    植物的血管组织可以分配水分和养分,从而确保植物的持续生长。每个新细胞都需要在血管组织中发育成各自的细胞类型。慕尼黑工业大学(TUM)的一个小组现已发现这些细胞如何知道应将其发育为哪种细胞类型。

    在生长过程中,植物在数周,数月和数年内不断形成新的叶子,树枝和根。这些最初是通过细胞分裂形成的,在此过程中,细胞以高度复杂但有序的过程发育。这些发育程序的结果是植物的维管组织,其人眼以叶脉的形式可见。血管组织遍及整个植物体,通过木质部从地面向植物提供水和盐,并通过韧皮部从光合作用中提供糖类等代谢产物。

    “但是,一个新形成的细胞如何知道它应该变成韧皮部细胞呢?”询问植物系统生物学主席和该研究的合著者克劳斯·施韦希海默教授。“为回答这个问题,我们与洛桑的同事们进行了多年的研究。”这些研究人员现在在最新一期的自然杂志中描述了这种机制在植物中的作用方式。

    细胞如何变成韧皮部细胞?

    TUM的合著者Lanassa Bassukas表示:“早在2009年,洛桑研究小组就证明缺乏某种蛋白质(BRX)的植物在形成韧皮部细胞方面存在问题。”“与此同时,他们还观察到它对植物激素生长素具有高度敏感的反应。取决于生长素的值是低还是高,该蛋白位于细胞膜中还是在细胞内部降解。”

    当TUM研究人员发现一种称为PAX的新调节器时,这一点就变得有意义。借助于这种调节剂,可以将生长素激素通过转运蛋白转移到细胞外。就像BRX蛋白缺陷的植物一样,没有PAX的植物的韧皮部细胞也更少。

    “对于我们来说,值得注意的是,一方面,PAX调节剂可能会被BRX蛋白阻滞,另一方面,随着细胞中生长素水平的升高,PAX变得更加活跃,” Martina Kolb和Ulrich解释说。来自慕尼黑工业大学的Hammes通过生长素转运蛋白研究为新模型提供了重要发现。

    根据他们的发现,生长素最初会在新发展的细胞中蓄积。这是因为BRX阻止了来自其他韧皮部细胞的激素在PAX调节剂的帮助下被转运出细胞。随着时间的流逝积累的植物生长素会导致BRX降解,从而导致现已激活的PAX调节剂从细胞中输出植物生长素。由于BRX蛋白会在一定的时间延迟后再次形成,从而阻止生长素的运输,因此该系统像变阻器一样反复调节自身。

    许多植物的开发过程都依赖于植物生长素的运输和类似于PAX的调节剂。随着经由蛋白质的负调控的发展,已经发现了新的控制水平,其可以同样适用于其他过程。

     

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