发现新的干细胞途径表明玉米主要作物的产量高得多

冷泉港实验室(CSHL)的生物学家发现了一个重要的发现，有助于解释植物如何调节干细胞的增殖。这一发现对提高玉米和许多其他主要作物的产量具有近期影响，可能高达50%。新发现的调控途径值得注意的是，它将来自植物四肢 - 新出现的幼叶 - 称为原基 - 的信号传递到位于植物生长尖端的称为分生组织的干细胞生态位。

植物生物学家早就知道另一种称为CLAVATA-WUSCHEL途径的途径，它从分生组织本身的一部分内部调节干细胞增殖，称为组织中心(OC)。在这个规范途径中，“受体和配体都在干细胞中表达，在OC中将信号传递到下面的细胞，”CSHL教授大卫杰克逊解释说，他带领团队找到了新的途径。。

WUSCHEL是一种改变基因表达的转录因子，并且通过这种方式促进干细胞的增殖，干细胞在植物中具有全能性，如在人类中，发育成任何类型的细胞。在规范的CLAVATA-WUSCHEL途径中，干细胞向OC发送负信号，抑制信号增殖。

在新发现的途径中建立了类似的反馈，尽管其信号始于叶子。来自叶子的信号是新的，令人兴奋，因为它可以作为一种环境传感器，告诉分生组织中的全能干细胞停止增殖 - 制动器，从植物的较老的，更发达的部分应用，例如，响应环境线索，如可用光，营养素或水分。

杰克逊及其同事在分生组织下部的细胞中鉴定了这些“来自叶子的制动信号”的受体。他们将受体命名为FEA3。他们还发现了与受体相互作用的配体，这是一种叫做FCP1的蛋白质片段。在发现工作的一个非常重要的扩展中，杰克逊的团队研究了玉米植物，其中由于FEA3基因中的多种突变，FEA3(来自叶子的信号的受体)功能失调。

当分生组织中的FEA3受体根本无法发挥作用时，“就好像它们对FCP1无视，”杰克逊说。没有接收到从叶子发送到分生组织的抑制信号FCP1，并且干细胞大量增殖。这种植物产生了太多的干细胞，并且它们产生了太多的新种子 - 植物无法利用可利用的资源(光，水分，养分)支持种子。在这样的FEA3突变体植物中，玉米穗发育成具有称为筋膜的质量; 从它们大大扩展的分生组织中，产生了太多的婴儿籽粒，形成畸形，并最终产生耳朵。

但是，当杰克逊的团队进行遗传技巧，种植具有FEA3基因所谓的“弱等位基因”的植物时，FEA3受体的功能仅受到轻度损害。来自分生组织外部的制动信号的这种适度失效导致干细胞的适度，可控制的增加，并且对于比野生型植物中的耳朵显着更大的耳朵。

这些穗是从FEA3的弱等位基因生长的玉米植物的产物，具有更多行的谷粒，并且总体产量比野生型植物高50%。

由于新发现的FAE3-FCP1途径在整个植物界高度保守，杰克逊团队的发现有望在所有主要主要作物中转化为产量的显着增加。

在进行这种转化工作之前，杰克逊及其同事计划在农业试验中测试玉米和其他作物的优良品种中新发现的fea3等位基因。

“ 通过FASCIATED EAR3受体样蛋白质从器官原始信号调节干细胞增殖和玉米产量”于2016年5月16日星期一在Nature Genetics网站上发表。作者是：Byoung Il Je，Jeremy Gruel，Young Koung Lee， Peter Bommert，Edgar Demesa Arevalo，Andrea L. Eveland，Qingyu Wu，Alexander Goldshmidt，Robert Meeley，Madelaine Bartlett，Mai Komatsu，Hajime Sakai，HenrikJönsson和David Jackson。

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