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在控制作物生长的干细胞通路中发现独特的通信策略
日期:2018-04-24 作者:编译:龚晶 来源:农科智库 点击:
     冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory, CSHL)的一个植物遗传学家团队已经在干细胞上发现了一种参与植物发育的蛋白质受体。激活这种受体的肽(蛋白质片段)不同,它发出的生长指令也不同。
    这是科学家发现的首个以这种方式控制植物发育的多功能受体。CSHL的大卫·杰克逊(David Jackson)教授和同事获得的这一新发现可能对提高玉米和水稻等基本粮食作物的产量有重要意义。
    植物生长和发育取决于我们称之为分生组织的结构,这是植物体内容纳干细胞的储库。在受到肽信号提示后,分生组织中的干细胞可发育成植物的任一器官——比如,根、叶或花。这些信号通常就像一把钥匙(肽)匹配一把锁(蛋白质受体)一样作用于细胞表面。锁短暂开启,触发细胞内化学信使的释放。信使携带着让细胞进行某种活动的指令,比如发育成根或花细胞,甚至完全停止生长。通常,一种或多种肽会与一种受体匹配以释放出一类化学信使。
    然而,杰克逊和同事最近发现,他们在2001年首次发现的一种蛋白质受体FEA2可以触发两种不同化学信使CT2和ZmCRN中任意一种的释放,具体取决于是ZmCLE7和ZmFCP1两种肽中的哪一种来启动它。释放多种信使的受体很少见。杰克逊说这是科学界发现的首个影响农作物生产的受体。
    FEA2是CLAVATA信号通路中的重要受体,科学家已经知道它可以激活干细胞。杰克逊以及同事扎查里·利普曼(Zachary Lippmann)教授以前曾对这一通路进行过修改以对分生组织进行操控,提高包括番茄、玉米和芥末等在内的主要作物品种的产量。
    杰克逊和他的团队认为,FEA2与两个不同的共同受体存在联系,每个共同受体均可充当两个肽“钥匙”之一的“锁”。未来的研究将探索这两种不同的肽信号是如何被FEA2翻译成不同的化学信息的。
    “我们认为这种干细胞信号传导通路的作用方式对所有植物都很重要,”杰克逊说道,“我们已经证明,从理论上讲,可对控制干细胞的通路进行修改以培育出更大的果实或更多的种子。通过这项研究,我们了解到与这些通路的运行方式相关的新知识,为植物学家提供了另一种提高作物产量的工具。”
项目拨款方:
    国家粮食和农业研究院(National Institute of Food and Agriculture)、国家科学基金会(National Science Foundation)、下一代生物环保21计划(Next-Generation BioGreen 21Program),人类前沿科学计划(Human Frontier Science Program)。
(来源:冷泉港实验室   北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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