为良好目的种植线束“坏”分子-这就是方法

Philip Benfey的实验室中拟南芥的特写照片。它们的半透明组织使通过显微镜窥视并观察发育过程成为可能。

当大多数人想到植物时，他们描绘的是茎，叶，花以及地面上所有可见的部分。但是杜克大学的生物学家菲利普·本菲对埋在土壤下的植物的隐藏部分更感兴趣。根：本菲说，它们可能不可见，但它们起着至关重要的作用，锚固植物并吸收水分和养分。

现在，本菲（Benfey）及其同事山田正史（Masashi Yamada）和韩新伟（Xinwei Han）在指导根系生长的一系列事件中拼凑出了新的细节，这项研究可能会导致针对不同土壤类型优化生产更具生产力的农作物。

根的生长尖端的垂直横截面显示出处于不同发育阶段的细胞堆叠，尖端附近有较新的细胞，而较高的细胞则较高。

当根部穿过土壤时，根尖中的干细胞必须根据它们在根部组织中的位置来决定是产生更多的相同干细胞，还是分化成其他细胞类型。在《自然》杂志上发表的一项研究中，研究人员表明，细胞从通常被认为是有害的物质中获得了所需的某些信息。

长期以来，细胞呼吸的天然副产物称为“活性氧”的分子被描述为压力信号，如果不加以控制，会导致组织损伤。但本菲的研究表明，它们在细胞信号传导中也起着一定的作用。

在对小型开花植物拟南芥的研究中，研究人员报告说，根的生长部分受两种类型的活性氧（超氧化物和过氧化氢）之间相互作用的调节，因为它们在根尖的不同区域累积。

本菲说：“我们所做的工作是从信号到响应，确定如何利用这些所谓的有毒化学物质进行信号传递。”

由于每个根末端都有一小部分干细胞，因此根不断增长，从而使根长得更长，从而在根后面不断产生新细胞，从而使根尖像子弹头一样进一步向下穿过土壤。留下的子单元保持放置状态，最终停止拼合并开始专门化。

根的生长速度取决于两个相反的线索之间的平衡：鼓励这些干细胞继续繁殖的线索，以及告诉它们放慢速度并改变齿轮以专门化的线索。研究人员鉴定出一种称为RITF1的蛋白质，该蛋白质在激活后会触发这种发育转换。

该蛋白质通过控制两种活性氧在根的生长尖端内的集中位置起作用。

这些化学信号告诉周围的细胞下一步该采取什么行动。暴露于较高量超氧化物的细胞会继续形成细胞并产生新细胞，而获得大量过氧化氢的细胞则会分化，并在过渡区域重叠，这两个区域会重叠。

本菲说：“我们还没有全部准备工作，但是通过这项工作，现在知道的过程步骤比以前要多得多。”

本菲说：“活性氧不仅仅是有毒的化学物质。”“它们在从干细胞到完全分化的组织的发展过程中起着重要的调节作用。”

参考：Masada Yamada，Xinwei Han和Philip N. Benfey的“ RGF1通过ROS信号控制根分生组织的大小”，Nature.DOI：2019年12月4日，DOI：
10.1038 / s41586-019-1819-6

这项研究得到了霍华德·休斯医学研究所，戈登和贝蒂·摩尔基金会（GBMF3405）和美国国立卫生研究院（MIRA 1R35GM131725）的支持。