科学家们发现了控制叶子生长和形状的蛋白质

在秋天，不仅是吸引眼球的颜色，还有不同大小和形状的叶子。但是什么使得不同植物的叶子形状差异如此之大?科隆马克斯普朗克植物育种研究所的科学家们现已发现一种名为LMI1的蛋白质如何控制叶片的生长和形状。

来自Max Planck主任Miltos Tsiantis实验室的Francesco Vuolo及其同事正在研究人们在自然界中可以看到的叶子形状的令人眼花缭乱的变化的潜在机制。最近，他们已经开始努力研究很少被人理解的叶子部分，称为托叶。这些生长物在发育期间在叶子的基部形成，并且在不同植物物种中的大小和功能变化很大。在模式植物拟南芥中，成熟的托叶仍然很小，尽管它们构成了幼叶的重要部分。在其他植物中，例如豌豆，托叶形成叶子的大部分。

使用遗传学，显微镜和数学模型的组合，他们能够证明LMI1使托叶保持较小。如果蛋白质在叶子发育期间在细胞中产生，它只是继续生长而不是分裂。这种细胞成熟形式可防止细胞发育成其他细胞类型，并限制可用于进一步组织生长的细胞库。尽管细胞生长早期增加，但这反过来减小了最终器官的大小。“尽管细胞较大，但叶片仍然较小，”Vuolo解释道。

豌豆叶卷须

LMI1在其他植物的叶形态调节中也起着决定性作用。研究小组发现，LMI1不是在豌豆植物的大叶状托叶中产生的，而是在豌豆叶的上部产生，其中形成有称为卷须的线状攀爬器官。“卷须中的细胞也会变大，分裂得更少，”Vuolo说。因此，豌豆叶中LMI1产生的模式可能是其特征形状的原因，在叶尖处具有线状卷须，在基部具有大的托叶。

这些重要发现揭示了托叶的发育起源，表明它们实际上是由LMI1维持在抑制状态的神秘叶子。像托叶，叶子和卷须等不同植物部分如此相互关联的问题已经占据了1865年撰写关于它们的英国自然科学家查尔斯达尔文。因此，这项研究解决了长期存在的植物形态问题和新问题。研究生长在叶片形态演变中的作用的方法。“有一天，他们可以通过改良的叶子或其他器官为农业新植物品种的繁殖做出贡献。例如，我们正在研究LMI1蛋白在番茄果实生长中作为一种重要的农业特性，”Tsiantis说。，马克斯普朗克植物育种研究所所长。

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