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研究人员找到了根系生长和细胞补充的基本机制

2019-04-29 10:52:35 • 来源：

了解根生物学的功能对于了解植物如何适应干旱等不利环境条件至关重要。最近的两项研究描述了这些机制。其中一篇发表在“分子系统生物学”杂志上，描述了细胞因细胞分化而停止生长的过程。第二篇发表在“细胞科学杂志”上，描述了受损后植物细胞的补充情况。

研究人员找到了根系生长和细胞补充的基本机制

第一项研究来自巴塞罗那大学(UBICS)生物学家AnaCañoDelgado团队的研究。第二项研究由CRAG的同一团队进行。

细胞如何知道何时停止生长?

在这些研究中使用的拟南芥(Arabidopsis thaliana)植物根很简单。分离具有不同功能的根中的细胞。因此，干细胞位于尖端，由子细胞包围，子细胞被分裂以产生根组织。子细胞长度不同，与其他细胞不同，以获得允许根部运输水和营养物质的典型功能。为了使根生长并适应新的变化环境，必须完美地协调这种分裂，延伸和细胞分化。

Ibañes和CañoDelgado的团队提出了三个假设来解释细胞如何知道何时停止生长：在分裂后经过一段时间后;当他们发现根的位置时;或当细胞检测到自己的大小。为了澄清这些假设中哪一个是正确的，该研究的第一作者，研究员Irina Pavelescu创建了三个分析和计算根增长模型。这些模型在拟南芥根中用真实的细胞长度测量进行测试，在CRAG中用共聚焦显微镜进行。“这项研究的主要结论是，根细胞知道它们已达到适当的大小，然后它们停止生长并结束分化。因此，它们因大小而停止生长，”MartaIbañes(UB，UBICS)说。

由于数学模型，研究人员还可以解释类固醇植物激素，油菜素类固醇在根系生长中的作用。在这种情况下，他们测量了来自拟南芥植物的细胞，由于缺乏类固醇激素受体，它们具有微小的根和茎。该研究证明，当通过分子生物学技术进行细胞分辨时，仅在分裂的细胞中恢复了油菜素类固醇受体，从而增长了根，这表明激素的作用在其生长阶段停留在细胞中。

植物类固醇对细胞再生至关重要

由AnaCañoDelgado领导的CRAG研究小组还发现了有关根系生长和损伤后细胞修复能力的更多细节，这些细节已发表在“细胞科学杂志”上。特别是，该研究表明，当根干细胞因基因组应激而死亡时，类固醇激素信号被送到储库干细胞，以便它们分裂并替换受损的细胞。因此，维持了根的生长。

“与大多数植物激素不同，植物类固醇不会长距离运输。但是，我们的研究证明这些激素在短距离内运输，这对于细胞更新过程中的细胞通讯非常重要，”Fidel Lozano说。 Elena，CRAG的博士前研究生，也是该研究的第一作者。“细胞群之间这种更复杂的信号系统使植物更具弹性，”Ainoa Planas Riverola补充道，他也是第一作者和博士。小组中的学生。

“如果我们能够在根部调整这些过程，我们就可以使根更强大，更好地固定，因此更能抵御气候变化的挑战，”AnaCañoDelgado说。我们不能忘记，干旱现在是农业中最严重的问题。在西班牙，有几年的降雨量比平常少，根据UnióndePequeñosAgricultoresy Ganaderos(小农和牧场主联盟，UPA)的最新报告，2017年干旱导致超过36亿欧元的损失在西班牙的农业部门，主要是由于作物的生产力大幅下降。这种情况发生在所有大陆，使得养活不断增长的人口的能力面临风险。“因此，有必要种植能够以较少的水量生产安全优质食品的作物，”

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