Science闡析植物向光生長機(jī)制
日期：2013-11-13 10:08:41
細(xì)胞骨架為每個(gè)植物細(xì)胞提供了一個(gè)內(nèi)部支架，引導(dǎo)細(xì)胞壁的構(gòu)建及生物整體的生長。調(diào)節(jié)細(xì)胞生長的環(huán)境和激素信號會導(dǎo)致這一支架重組。在發(fā)表在《科學(xué)》（Science）雜志的一項(xiàng)新研究中，卡耐基科學(xué)研究所的David Ehrhardt研究小組提供了關(guān)于這一重組過程運(yùn)作機(jī)制的驚人證據(jù)，并提供了一些重要的數(shù)據(jù)揭示了光源方向是如何影響植物的生長模式的。
對細(xì)胞起支持作用的細(xì)胞骨架是由大量稱之為微管的管形蛋白纖維所構(gòu)成。通過引導(dǎo)細(xì)胞生長和發(fā)育，這一支架對于支持許多重要的植物功能，如光合作用、養(yǎng)分富集和繁殖起至關(guān)重要的作用。
細(xì)胞骨架似乎并不是通過移動細(xì)胞內(nèi)的微管來進(jìn)行重塑，而是通過改變微管陣列組裝或去組裝的方式來改變自身。Ehrhardt研究小組利用先進(jìn)的工具觀察了不同條件下這些微管陣列重組的過程。
結(jié)合這些成像數(shù)據(jù)和遺傳實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，揭示了植物定向微管陣列的機(jī)制。一個(gè)叫做katanin的蛋白驅(qū)動了這一機(jī)制，它重定向了微管響應(yīng)藍(lán)光生長。katanin介導(dǎo)了特異性地切割微管交叉位點(diǎn)，使得在這些位點(diǎn)生成新的微管，導(dǎo)致了更理想方向上的新微管快速擴(kuò)增。
Ehrhardt 解釋說：“以往的一些研究將微管組織與細(xì)胞生長聯(lián)系到一起，結(jié)合我們的遺傳數(shù)據(jù)表明了這種重建是植物轉(zhuǎn)向光源生長，一種稱之為向光性現(xiàn)象的必要條件。由于katanin保守存在于動物和植物之間，我們的研究結(jié)果對于在包括人類細(xì)胞在內(nèi)的其他細(xì)胞類型中構(gòu)建細(xì)胞骨架也具有較廣泛的意義。”
“這是一項(xiàng)特殊的研究工作，它借鑒了卡內(nèi)基科學(xué)研究所Winslow Briggs數(shù)十年來對于藍(lán)光感知的開拓性研究發(fā)現(xiàn)。Ehrhhardt研究小組第一次說明了藍(lán)光驅(qū)動細(xì)胞骨架組織改變的機(jī)制，這是細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)和機(jī)械特性的基礎(chǔ)。這些特性對于光誘導(dǎo)植物生長彎曲至關(guān)重要，”系主任Wolf B. Frommer說。他將這項(xiàng)研究稱之為“是一項(xiàng)奇妙的研究工作，是藍(lán)光研究歷史的一個(gè)里程碑。”
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