世界上所有森林都来自单层细胞

从古老的欧洲山毛榉树到巨大的加利福尼亚红杉和澳大利亚山灰，新的研究发现，这些树木的巨大树干都是由一层不比针尖更宽的单层细胞形成的。

我们墨尔本大学Creswick校区的研究团队发现了这一发现，它为增加树木的生长潜力提供了机会，并且可能更快地生长和生产更多的木材。

几千年来，树木激发了人类的灵感。这些植物是地球上最大的生物 - 无视重力，元素，疾病，害虫，甚至人类。

很长一段时间，科学家们对树木树干内产生木材和树皮的细胞的结构和功能之谜感到困惑。现在，我们已经确定树木产生的所有木材和树皮似乎都是由树皮下的单层细胞产生的。

通常被描述为“地球的肺”，树木和森林直接影响地球上的生命，通过释放氧气和将二氧化碳转化为生物质来促进大气的组成。这个过程的核心是一个活跃分裂的细胞，在树干和树枝下发现。

这些细胞称为维管形成层，它们向生长的茎内部产生木质(木质部)，向外部产生树皮(韧皮部)。当树木生长并且树枝变厚时，这个细胞柱就会以木头的形式扩展并产生大部分行星的森林生物量。

伍德是世界上最重要的可再生资源之一，所以你认为我们已经了解它是如何发展的。但到目前为止，我们并不确切知道血管形成层中的细胞是如何影响其生意的。构成血管形成层的细胞层的数量，以及形成层内单个细胞的命运在多大程度上是预先确定的，一个多世纪以来一直是争论的问题。

血管形成层中的一些细胞是干细胞，这意味着它们尚未分化成它们的最终形式。每个细胞都可以形成木头或树皮，或者可能是其他东西。为了避免与茎的另一个定义 - 分支 - 混淆，我们将这些血管形成层干细胞称为“起始细胞”或“首字母”。

我们很早就知道血管形成层中的一些细胞层由首字母组成，但我们不知道有多少。为了实现这一目标，我们的团队开发了一种称为诱导体细胞分析(ISSA)的独特过程。这种技术将遗传标签置于杨树树干内的单个细胞上，然后让我们跟踪细胞到木材或树皮形成的旅程。

自19世纪后期发现维管形成层以来，植物学家一直试图了解其结构和功能。有一种观点认为血管形成层由多个起始细胞层组成，而另一个则预测单层起始细胞。

我们的研究结果表明，维管形成层的特征是单层细胞层的真实的原始形态，有助于木材和树皮的形成。

ISSA使用转基因方法将所谓的“报告基因”直接引入树干。我们使用它来标记树干生长区域内的数百个单个细胞，这些细胞经过多轮细胞分裂后形成可以轻松识别和分析的组织扇区。因为我们的报告基因从个体细胞传递到其后代，仔细分析所得的生长模式使我们能够确定哪些细胞变成木材，哪些细胞变成树皮，哪些细胞保留为干细胞。

通过观察单个细胞的特定命运及其频率，我们看到在形成层区域内存在具有优选发育途径的不同细胞特征的明确证据，并且这揭示了起始层的结构。

真正的cambial首字母经常会崩溃并从形成层中消失 - 大约三分之一从春末到夏末。通过观察木材和树皮部分的模式，我们看到木材和树皮细胞分裂的速度是彼此独立控制的。

这些发现可能对林业产生深远的影响。更好地了解木材和树皮是如何从一层细胞形成的，可以纳入树木改良计划，帮助开发更好的木材和树皮产品。

随着我们继续提高对控制细胞分裂率的基因的理解，我们可以利用它来利用树干中增加的生长潜力 - 可能更快地生产更多的木材。

有很多机会可以利用这些新见解获得商业利益，但从根本上说，我们的研究结果增加了我们对树木结构的理解。令人惊讶的是，古代山毛榉，巨型红杉和高耸的山灰的巨大树干都是由一层不比针尖宽的细胞形成的。

这项工作发表在实验植物学杂志上。

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