胶——大自然的秘密的线索是维系在一起

一个名不见经传的水生植物有助于解释植物避免开裂下增长的压力和紧张。

博士的发现研究人员罗伯特·Kelly-Bellow和卡伦·李的恩里科•科恩教授约翰英纳斯中心,开始好奇的观察一个侏儒突变的食肉植物Utricularia gibba。

这个漂浮植物的茎充满了空域这空旷意味着杆内的血管列可以扣在压力下。这在大多数植物效果不明显,具有坚实的茎。

研究人员发现在一个侏儒突变体中央柱波浪而不是直的。他们提出这个不稳定脊柱是由一个内部冲突,发生了什么之间的差距在植物茎和表皮或皮肤。作者理查德·肯纳韦博士的计算模型显示这种想法可以解释观察到的是什么。

“我们意识到在这些类型的矮,只有表皮,干的皮肤,想要短,内部组织仍然想要长的因此屈曲的影响,”约翰英纳斯中心的恩里科•科恩教授解释说,这项研究的作者在科学。

“这是一个惊喜,以前人们认为矮品种,这是非常重要的在农业、将矮茎因为一切都是成长的影响较小,但事实上它只是皮肤在这种情况下,创建一个紧身衣。”

进一步的调查显示Utricularia gibba侏儒突变缺乏生长激素称为brassinosteroid。

他们推断,这一激素通常允许皮肤拉伸,给予更宽容的紧身衣和允许植物茎伸长。

为了验证这个想法,他们使用模型植物拟南芥的突变削弱了胶细胞之间,是否减少brassinosteroid会导致皮肤干细胞的主要裂缝形成的压力。

“这正是我们看到,”科恩教授解释道。“通常一个拟南芥茎较弱的胶水将裂纹略,因为激素有放松的紧身衣。但当激素不见了,皮肤完全被扯掉了,而且工厂几乎是去皮的。”

合著者教授理查德·史密斯的计算建模显示brassinosteroid激素可能是宽松的紧身衣放松纤维表皮细胞壁。

“植物细胞粘在一起,被迫行为以协调的方式仅仅通过他们的果胶,胶水,将它们。我们显示在这项研究中,这是一个令人难以置信的强大的力量;胶水非常强劲增长你只需要改变一层和其他细胞会追随他的脚步,”科恩教授解释道。

“先前的研究已经强调植物分子信号发送到以协调的方式增长,这仍然是一个部分的解释。但我们的研究表明,植物细胞的胶粘性也是一个重要的组件在协调增长。粘在一起是非常重要的。”

克里斯托弗·其树在博士合著者Sainsbury实验室,剑桥大学,强调了潜在的这些发现为未来的研究的重要性。“事实上,机械细胞层之间的交互控制两个完全不同的物种的茎增长提出了一个问题:他们是否控制植物发展的其他方面,如树叶的复杂的内部模式。我们兴奋地测试是否出现这种情况”。

结果阐明相形见绌品种的作物,如小麦和大米,巩固农业绿色革命的解释基因控制增长和未来如何提高效率。

研究还涉及到发展过程在动物,如鳄鱼皮的形成裂缝和小肠的塑造,在机械层之间的相互作用也被认为扮演一个角色。

许多假设开始看好但却无法持续完整的实验课程。在这种情况下,反映了科恩教授。

“不稳定组织的第一次看到矮水生植物是令人兴奋的,因为当我们看到,我们有一个想法的。但最大的兴奋来自测试的想法在一个完全不同的系统。

“自然是难以捉摸的。百分之九十九的好想法失败表面上时,一个关键的考验。但是偶尔一个想法生存然后你知道自然对你透露一个秘密,”他说。

该研究的第一作者罗伯特·Kelly-Bellow博士说:“研究食肉植物的变异是一个伟大的机会。起初,我们感兴趣的陷阱和侏儒突变体只有一个非常微妙的表型。通过在其皮肤才我们发现一些导致我们一个完全意想不到的道路。”

参考:李Kelly-Bellow R, K,肯纳韦R, et al。Brassinosteroid坐标在植物细胞层交互通过细胞壁和组织力学。科学。2023,380 (6651):1275 - 1281。doi:10.1126 / science.adf0752

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