已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根尖的一個小區(qū)域負責(zé)協(xié)調(diào)通過植物根部運輸糖分的復(fù)雜維管組織網(wǎng)絡(luò)的生長和發(fā)育。
在今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中，一個國際科學(xué)家團隊展示了植物如何構(gòu)建韌皮部細胞的詳細藍圖，韌皮部細胞負責(zé)在我們收獲的植物部分(種子、果實和貯藏塊莖)中運輸和積累糖分和淀粉。 ) 養(yǎng)活世界上大部分地區(qū)。
這項關(guān)鍵研究揭示了根分生組織中的全局信號如何協(xié)調(diào)韌皮部組織的不同成熟階段。
韌皮部是一種高度專業(yè)化的維管組織，它在整個植物體內(nèi)形成一個相互連接的連續(xù)鏈網(wǎng)絡(luò)。它在葉、根、花和果實之間運輸糖分、營養(yǎng)物質(zhì)和一系列信號分子。
因此，韌皮部是植物功能的核心。了解韌皮部網(wǎng)絡(luò)如何啟動和發(fā)展對于未來在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和生物技術(shù)中的應(yīng)用很重要，因為它可以揭示如何更好地將這種糖能輸送到需要的地方。
植物如何在多車道高速公路上建造糖路?
植物根系在植物的整個生命周期中不斷生長。這種被稱為不確定生長的現(xiàn)象意味著根在向根尖添加新組織時會不斷伸長 - 就像建造一條永無止境的高速公路一樣。連續(xù)排列的特殊韌皮部細胞沿著根的長度(類似于高速公路上的車道)將主要營養(yǎng)物質(zhì)蔗糖輸送到植物生長所需的部分。為了發(fā)揮這一重要作用，韌皮部組織必須迅速發(fā)育和成熟，才能為周圍組織提供糖分——類似于建設(shè)一條服務(wù)車道，需要在建設(shè)多車道高速公路的第一階段完成。
長期以來一直困擾植物科學(xué)家的問題是，單一的指導(dǎo)性蛋白質(zhì)梯度如何能夠在根中存在的所有不同的特化細胞文件(公路車道)上進行構(gòu)建階段。一種細胞類型如何讀取與其鄰居相同的梯度，但對其進行不同的解釋以進行自己的專門發(fā)育，這是植物科學(xué)家一直在努力解決的問題。
在過去的 15 年里，劍橋大學(xué)和赫爾辛基大學(xué)Yrjö Helariutta團隊的研究人員發(fā)現(xiàn)了細胞間通訊和血管模式中涉及的復(fù)雜反饋機制的核心作用。與紐約大學(xué)和北卡羅來納州立大學(xué)的合作者進行的這項新研究揭示了韌皮部細胞的單通道是如何獨立于周圍細胞構(gòu)建的。
Sainsbury/Helsinki 小組使用單細胞 RNA-seq 和實時成像剖析了模式植物擬南芥中韌皮部細胞文件(糖運輸通道)構(gòu)建的每個步驟。他們的工作展示了控制根的廣泛成熟梯度的蛋白質(zhì)如何與專門控制韌皮部發(fā)育的遺傳機制相互作用。
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