科学家们通过调整植物外层，植物大小发生巨大变化

2007年3月15日

科学家们通过调整植物外层，植物大小发生巨大变化

2007年3月15日

拉霍亚，加州——杰克神奇的豆子或许能长出直入云霄的豆茎，但普通植物的生长高度却有限。一个多世纪以来，科学家们一直在努力探究是植物的哪个部分驱动并限制了生长：是茎的外部蜡质层？是内含叶绿体的内层？还是输送养分和水分的维管系统？这个答案可能对现代农业有重大意义，因为现代农业渴望能有“现 代魔法豆”出现。.

现在，在3月8日的期刊上 自然, 索尔克生物研究所植物生物学实验室的研究人员给出了答案。他们通过控制植物外层表皮发出的生长信号，成功地实现了“化小为大”和“化大为小”。.

这些发现最终可能被农学家用来操纵植物生长途径以最大限度地提高作物产量，甚至减少需要近距离种植的植物的叶片大小或叶片角度，该研究的首席作者说。, 乔安·乔里, ，博士，植物生物学实验室教授兼主任，霍华德·休斯医学研究所研究员。.

乔瑞和她的实验室团队多年来一直致力于定义植物“知道”何时生长以及何时停止的机制——她说，这是一个“发育生物学中的重大问题”。在他们的实验中，他们依赖于模型系统 拟南芥, 一种与卷心菜和芥菜有关的小植物，其基因组已被解读。多年来，研究人员建立了一个完整的工具包，学会了如何添加和删除基因，以确定其形态和功能。他们的发现包括一类矮生植物，其大小仅为全尺寸植物一片叶子大小的十分之一。.

在过去十年里，Chory的实验室和其他研究者已经证明，这些矮生植物在制造或响应一种叫做油菜素内酯的类固醇激素方面存在缺陷。已鉴定的基因中包括被该类固醇激活的植物类固醇受体BRI1（“bry-one”）。这些矮生 拟南芥 根本不表达BRI1，不像正常情况 拟南芥, BRI1 在覆盖整个叶片和芽的外部蜡质保护性表皮，以及含有进行光合作用的叶绿体的内部次表皮层上均有表达。.

在本研究中，第一作者、植物生物学实验室的博士后研究员 Sigal Savaldi-Goldstein 博士，以及神经元结构与功能实验室的电子显微镜专家 Charles Peto，进行了一系列实验，解决了一个长期争论的问题：叶片的哪些组织会驱动或限制生长？答案很简单：表皮说了算。.

他们发现，当他们驱动矮化植株表皮中BRI1受体的表达时 拟南芥, 与此同时，最底层的细胞（没有BRI1受体）保持原样，而微型植物则变成了完全成熟的植株。在第二组实验中，研究人员使用一种酶来分解表皮中的类固醇激素，发现正常大小的植物缩小成了矮化植株。“这些都是简单的实验，但我们花了十年的时间才能够提出这个问题，”乔瑞说。.

“该研究的第二个显著发现是“外层细胞与内层细胞沟通，告诉它们何时生长或停止生长。这种沟通对植物的生命非常重要，因为植物无法移动，所以必须有一个协调的系统来应对不断变化的环境，”Savaldi-Goldstein 解释说。.

位于加利福尼亚州拉霍亚的索尔克生物研究所是一家独立的非营利组织，致力于生命科学的基础性发现、改善人类健康以及培养下一代研究人员。乔纳斯·索尔克医学博士于1965年创办了该研究所，他研发的脊髓灰质炎疫苗在1955年几乎根除了这种致残性疾病。研究所的创办获得了圣迭戈市赠送的土地以及“走出瘫痪症”（March of Dimes）的财政支持。.