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细胞质流与Chara藻类巨细胞内的信号传递有关

2019-04-22 11:16:15 • 来源：

Chara藻类是古老的植物生物，常见于淡水水库，在含盐水的水体中很少发生。这种藻类的一个不寻常的特征是单个细胞的巨大尺寸，其直径可达1毫米，长度可达数厘米。该特征使Characean藻类成为细胞内信号研究的独特主题，其与细胞某些部分(例如，当它们被触摸或照射时)的信号分子的出现以及它们向其他细胞区域的繁殖有关。随着这些细胞内信号的传播，它们会引起各种生理反应，包括光合作用和呼吸作用的变化。

细胞质流与Chara藻类巨细胞内的信号传递有关

发表在功能植物生物学上的论文集中讨论细胞内信号传导问题的一个方面 - 细胞质在Chara藻类细胞内信号分子传递中的作用。众所周知，填充活细胞的细胞质处于几乎连续运动的状态，并且仅在压力下停止移动。研究人员提出了一个假设，即这种运动可以参与细胞内信号化合物的转移。

为了测试所提出的假设，用低强度光照射Chara细胞的一小部分，其激活光合作用过程并增强照射区域中的荧光。进一步的研究表明，在位于细胞质流下游的细胞区域中，在距离照射区更远的植物的暗淡部分也观察到荧光增强。

相反，照明区域上游的区域没有改变它们的荧光。该结果表明，即使在弱照射下，信号分子也在照射区域中形成。这些分子与移动的细胞质一起繁殖，影响光合作用并增强藻类细胞其他部分的荧光。在额外测试的过程中，对电池施加电流，导致细胞质流暂时停止。在这些条件下，信号传播在电流作用后立即显着减慢;随着时间的推移，它又达到了初始速度。用细胞松弛素(一种减缓细胞质流动的物质)处理Chara细胞导致信号传播速度逐渐降低。

根据研究员Vladimir Sukhov的研究，基于实验结果开发了一个数学模型，该实验结果描述了细胞内信号在不同速度的细胞质运动中的传播。该模型还考虑了信号化合物分子的扩散过程。“所提出的模型很好地描述了实验结果，并且可以预测各种条件下信号传输的效率，包括不同的细胞质流速度，”Sukhov指出。

该小组获得的结果具有根本重要性，因为首次显示细胞质流可以在植物细胞内信号的传递中起重要作用，并且提出了数学模型用于这种传播的定量描述。同时，结果也有很大的应用。由于细胞内信号在使植物适应不利因子的作用中起重要作用，因此调节它们的能力提供了另外的工具来控制农业植物对这些因子的抗性，从而提高其产量。

功能植物生物学中发表的数据显示了开发控制细胞内信号的方法的新潜在应用通过调节细胞质运动的速度。很明显，在实践中实施这些方法是一项相当大的挑战。为了解决这一任务，研究人员必须首先确保细胞质流在细胞内信号传导中发挥重要作用，不仅在Characean藻类中，而且在从实际观点来看最受关注的农业植物中。此外，研究人员必须找到控制开放场或温室条件下细胞质流的方法。这里提出的数学模型可以成为解决这个问题的重要工具 - 对该模型的分析将能够预测获得所需应用结果所必需的细胞质流参数的变化。

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