藍(lán)圖揭示了植物如何構(gòu)建糖運(yùn)輸通道

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)根尖的一個(gè)小區(qū)域負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)通過(guò)植物根部運(yùn)輸糖分的復(fù)雜維管組織網(wǎng)絡(luò)的生長(zhǎng)和發(fā)育。

在今天發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中，一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)展示了植物如何構(gòu)建韌皮部細(xì)胞的詳細(xì)藍(lán)圖，韌皮部細(xì)胞負(fù)責(zé)在我們收獲的植物部分(種子、果實(shí)和貯藏塊莖)中運(yùn)輸和積累糖分和淀粉。 ) 養(yǎng)活世界上大部分地區(qū)。

這項(xiàng)關(guān)鍵研究揭示了根分生組織中的全局信號(hào)如何協(xié)調(diào)韌皮部組織的不同成熟階段。

韌皮部是一種高度專(zhuān)業(yè)化的維管組織，它在整個(gè)植物體內(nèi)形成一個(gè)相互連接的連續(xù)鏈網(wǎng)絡(luò)。它在葉、根、花和果實(shí)之間運(yùn)輸糖分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和一系列信號(hào)分子。

因此，韌皮部是植物功能的核心。了解韌皮部網(wǎng)絡(luò)如何啟動(dòng)和發(fā)展對(duì)于未來(lái)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和生物技術(shù)中的應(yīng)用很重要，因?yàn)樗梢越沂救绾胃玫貙⑦@種糖能輸送到需要的地方。

植物如何在多車(chē)道高速公路上建造糖路?

植物根系在植物的整個(gè)生命周期中不斷生長(zhǎng)。這種被稱(chēng)為不確定生長(zhǎng)的現(xiàn)象意味著根在向根尖添加新組織時(shí)會(huì)不斷伸長(zhǎng) - 就像建造一條永無(wú)止境的高速公路一樣。連續(xù)排列的特殊韌皮部細(xì)胞沿著根的長(zhǎng)度(類(lèi)似于高速公路上的車(chē)道)將主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)蔗糖輸送到植物生長(zhǎng)所需的部分。為了發(fā)揮這一重要作用，韌皮部組織必須迅速發(fā)育和成熟，才能為周?chē)M織提供糖分——類(lèi)似于建設(shè)一條服務(wù)車(chē)道，需要在建設(shè)多車(chē)道高速公路的第一階段完成。

長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾植物科學(xué)家的問(wèn)題是，單一的指導(dǎo)性蛋白質(zhì)梯度如何能夠在根中存在的所有不同的特化細(xì)胞文件(公路車(chē)道)上進(jìn)行構(gòu)建階段。一種細(xì)胞類(lèi)型如何讀取與其鄰居相同的梯度，但對(duì)其進(jìn)行不同的解釋以進(jìn)行自己的專(zhuān)門(mén)發(fā)育，這是植物科學(xué)家一直在努力解決的問(wèn)題。

在過(guò)去的 15 年里，劍橋大學(xué)和赫爾辛基大學(xué)Yrjö Helariutta團(tuán)隊(duì)的研究人員發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞間通訊和血管模式中涉及的復(fù)雜反饋機(jī)制的核心作用。與紐約大學(xué)和北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的合作者進(jìn)行的這項(xiàng)新研究揭示了韌皮部細(xì)胞的單通道是如何獨(dú)立于周?chē)?xì)胞構(gòu)建的。

Sainsbury/Helsinki 小組使用單細(xì)胞 RNA-seq 和實(shí)時(shí)成像剖析了模式植物擬南芥中韌皮部細(xì)胞文件(糖運(yùn)輸通道)構(gòu)建的每個(gè)步驟。他們的工作展示了控制根的廣泛成熟梯度的蛋白質(zhì)如何與專(zhuān)門(mén)控制韌皮部發(fā)育的遺傳機(jī)制相互作用。

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