科学家们陈诉说气孔由于一种叫做MUTE的基因而使植物毛孔生命呈现

网络整理 2019-04-20 08:01

Torii和她的团队研究了拟南芥(Arabidopsis thaliana)中气孔形成的基因,这是一种小杂草,是地球上研究最遍及的植物之一。Torii团队和其他研究人员已往的研究表白,在拟南芥中,MUTE在气孔形成中起着重要浸染。MUTE基因编码可以节制其他植物基因的“开”或“关”状态的细胞卵白质的说明书。

科学家们陈诉说气孔由于一种叫做MUTE的基因而使植物毛孔生命呈现

“MUTE基因是气孔发育的主要调理因子,”资深作者Keiko Torii说,他是霍华德休斯医学研究所的生物学和生物学传授。“MUTE通过启动单轮细胞破裂对气孔的正确形成举办准确节制 -正亏得气孔发育的前体细胞中举办。”

“就像领奖台上的批示一样,MUTE好像发出了它的方针基因的信号- 个中每个都有特定的,甚至相反的部门可以在随后的部门中发挥浸染,”Torii说。“功效是一个细密耦合的激活和抑制序列,发生了陆地植物上最陈腐的布局之一。”

植物知道如何做一个巧妙的能力。通过光合浸染,他们操作阳光和二氧化碳来制造食物,将我们呼吸的氧气作为副产物倾轧。这种进化创新对植物身份至关重要,险些所有陆地植物都利用沟通的气孔 - 称为气孔- 接收二氧化碳并释放氧气。

研究人员缔造了一种拟南芥株,可以人工发生大量的MUTE卵白,因此他们可以很容易地识别MUTE卵白打开或封锁的基因。他们发明很多活化基因节制细胞破裂 - 这一进程对气孔发育至关重要。

气孔雷同于甜甜圈 - 一个圆孔,中间有一个洞,供气体进入或分开植物。孔由两个细胞构成 - 每个细胞称为守卫细胞。它们可以膨胀或收缩以打开或封锁孔隙,这对付调理光合浸染的气体互换以及组织中的水分含量是至关重要的。

气孔微小,微观,对光合浸染至关重要。成千上万的遮盖在植物的外貌。相识气孔如何成为领略植物如何发展和出发生物量的要害根基信息。

通过准确的尝试,他们收集了关于这些细胞破裂激活剂和隔绝物的MUTE活化时间的数据。他们将这些信息纳入数学模子,模仿了MUTE如何激活和抑制GMC中的细胞破裂。首先,MUTE打开激活剂CYCD5; 1 - 触发一轮细胞破裂。然后,FAMA和FOUR LIPS起到防备进一步细胞破裂的浸染,发生一个由两个守卫细胞构成的成果性气孔。

在拟南芥中,如在险些所有植物中一样,气孔由称为守卫母细胞或GMC的前体细胞形成。为了形成气孔的事情气孔 - 一个GMC破裂一次以发生配对的守卫细胞。由于他们的数据显示MUTE卵白转换调理细胞破裂的基因,Torii和她的团队想知道MUTE是否是激活这一轮细胞破裂的基因。假如是这样,那就必需是一个受到严格禁锢的进程。遗传措施必需在GMC中打开细胞破裂,然后快速将其快速切换返来以确保仅产生一轮破裂。

“我们的尝试表白,MUTE正在开启细胞破裂激活因子和细胞破裂抑制因子,这好像违反直觉 - 它为什么会同时举办?”托里说。“这使我们对相识GMC和睦孔中这些基因的时间调理很是感乐趣。”

“假如植物不能制造气孔,它们就不行行 - 它们不能'呼吸',”日本名古屋大学传授都灵说。

Torii的团队表白,MUTE卵白激活其DNA的基因之一是CYCD5; 1是导致GMC破裂的基因。研究人员还发明,MUTE卵白可以转化为两种基因,即FAMA和FOUR LIPS。这是一个重要的发明,因为固然CYCD5; 1开启GMC的细胞破裂,但FAMA和FOUR LIPS封锁或抑制细胞破裂措施。

在5月7日颁发在“发育细胞”杂志上的一篇论文中,华盛顿大学率领的团队描写了细微的细胞交响乐,它发生微小的成果性气孔。科学家们发明,植物中的一种基因MUTE可以协调气孔的发育。MUTE指导其他基因的勾当,这些基因汇报细胞何时破裂而不是破裂 - 就像批示汇报音乐家何时播放以及何时保持沉默沉静一样。

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