弗莱堡大学的研究人员发现,HAN分子是与WOX5一起控制植物生长的重要调节剂。了解这一机制对于培育更具抗逆性或产量更高的作物至关重要。

植物干细胞了解生长控制的生物机制

植物在嫩枝和根的顶端形成新的叶子、花朵和根,这些生长区域被称为分生组织。这些分生组织含有干细胞,这些干细胞会根据需要分裂并形成新细胞,这些新细胞会发育成专门的组织。

以植物根部为例,研究人员现在已经能够解释哪些调节机制可以确保分生组织的生长以受控的方式进行。该研究结果发表在《自然植物》杂志上。

干细胞依赖来自其他细胞的信号

干细胞能够不断分裂并形成专门组织的祖细胞,这并不是理所当然的:来自其他细胞的信号对于控制干细胞的特性是必不可少的。这种对信号传导过程的依赖也是一种保护机制。如果干细胞能够不受控制地繁殖,这将导致不受控制的生长,就像癌症的情况一样。

WOX5是调节分生组织中干细胞的重要信号分子。然而,它发挥作用的机制此前并不为人所知。

弗莱堡大学CIBSS(综合生物信号研究中心卓越集群)成员ThomasLaux教授领导的研究小组现已成功破译了这一机制。该团队确定HAN是传递WOX5功能的重要因子。

基因调控分子HAN是植物生长的重要调节因子。

“我们能够证明HAN传递WOX5信号并确保CDF4基因在干细胞中保持不活跃状态,”Laux解释道。“否则CDF4会导致干细胞特性受到抑制。通过抑制CDF4,HAN可使根分生组织中的干细胞保持未分化状态并继续分裂。”

研究团队使用了分子生物学方法和数学建模。这些方法为看似复杂的机制为何对植物有利提供了可能的解释:HAN作为WOX5和CDF4之间的纽带,似乎使干细胞的调节对环境影响不那么敏感。

“在进一步的调查中,我们现在想找出该过程的多层次性质是否真的具有我们在建模中看到的效果,”劳克斯说。

准确了解植物生长过程是培育抗逆性更强或产量更高的作物的重要基础。这是因为它可以有针对性地识别和选择即使在极端天气等不太理想的条件下也能生长并产出的植物。