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作者:徐麟等 来源:《自然—植物》 发布光阴:2019/5/2 20:22:30
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研究揭示植物再生的伤口信号转导机制

 

壮大的再生能力是植物顺应严酷环境所必需的生计技能之一。受伤离体的枝条或叶片掉落在湿润的泥土外面后,可以或许或许在伤口处疾速再生不定根,继而生计上来。“受伤”是引发再生的原因,但伤口信号如何节制再生,目前知之甚少。

近日,中国科学院分子植物科学精彩立异中央/植物生理生态研究所研究员徐麟团队结合南通大学、美国佐治亚大学、中科院上海无机化学研究所等机构,揭示了植物再生的伤口信号转导机制,相干研究结果4月22日发表于《自然—植物》。

再生体系“无心插柳柳成荫”

植物再生是指植物遭到伤害后,可以或许或许停止自我修复或自我替换(再生出各种器官)的过程,它是一种自然现象。徐麟在接受《中国科学报》采访时表示:“植物再生与植物的再生能力很像,如壁虎断尾、皮肤伤口愈合等。有些时候,植物的再生能力比植物还要壮大。”

折下一枝柳条,插在泥土里,它可以或许长成一颗柳树。“这是因为在这枝插到泥土中的柳条的伤口基部,会长出很多根,长了根的柳条就会生计上来,这便是根再生。”徐麟指出,将这种根再生的现象利用到农业技能中,便是扦插。

因此,研究职员利用植物根再生的特性,树立了有用的再生体系。将情势植物拟南芥的离体叶片放置于湿润的、不添加外源激素的造就基外面,完全依靠离体叶片内源激素,可以或许在伤口处自发再生不定根。

“该再生体系再生效力高、不添加任何激素、便于观察,是研究伤口信号转导的有用再生体系。”徐麟说。

华中农业大学性命科学技能学院传授赵毓奉告《中国科学报》,合适的植物资料和有用试验体系的选用对研究植物再生机制来说非常重要。“本研究所用的再生体系相对简略且操纵便利,造就基比较单纯,可以或许或许很显著地观察植物再生过程中的布植愦危是发现植物再生相干机制的关键基础。”

多肉植物的再生 徐麟供图

伤口信号的“待命”、激活和关闭

徐麟介绍,研究植物再生现象非常重要的一个科学成便是“为什么伤口是引发再生现象的重要能源”。

伤口是一把“双刃剑”,一方面,伤口可能对植物发生致命伤害;另外一方面,伤口也会引发性命体持续存活上来的意志。“因此,植物为抵抗伤口,一定会释放一种信号,引发再生过程。”徐麟说。

以拟南芥离体叶片再生体系为研究模子,研究职员发现,伤口发生后,叶片内部会暴发一种重要的伤口激素——茉莉素。茉莉素可以或许或许颠末过程一系列的分子转导机制并协同表观遗传调控机制,激活生长素的合成,增进叶片中生长素的积聚。高浓度生长素可以或许或许促使伤口处干细胞命运行变为根南赴,从而发育成不定根。

“其实,在伤口发生之前,植物体就处于随时“待命”的状况。因为伤口信号转导的过程非常敏捷,几分钟到两个小时之内必需实现。”徐麟弥补。

这个“待命”的状况受表观遗传调控机制所节制。在伤口发生前,生长素合成通路重要基因ASA1被表观修饰,使ASA1处于“待命”状况。伤口发生10分钟内,叶片疾速积聚茉莉素,并在2小时内开启激活生长素合成的分子通路。

值得一提的是,研究职员还发现,过强的伤口信号会克制根再生过程。发生伤口2小时后,茉莉素会在离体叶片中消失,从而关闭伤口信号转导。

伤口信号“待命”、开启、关闭示用意 徐麟供图

利用“伤口”效劳“再生”

很早曩昔,人咱咱们就开端在农业技能中利用植物再生,如构造造就、扦插、嫁接等。这些技能办法都是利用植物的再生现象,扩大或加快植物繁殖,同时又能对峙繁殖体原有的优越品格。

据介绍,植物再生的伤口信号转导是新兴领域,目前对其认识仍然有限。伤口不只可以或许或许增进离体叶片发生生长素,也能影响再生干细胞重编程。

“因此,只要了解了植物再生现象及其眼前的分子机制,咱咱咱们能力进一步改良再生办法,改革相干农业技能。”徐麟奉告记者。

别的,赵毓认为,伤口信号转导机制的研究对药用植物种植、观赏园艺、掩护稀有种类、农业临盆等同样具有重要意义。

“比如在造就药用植物时,子代繁殖通常会构成有用成分含量低落,而再生体系的应用使药用植物不停是亲代繁殖,包管了有用成分的程度。”赵毓说。

徐麟表示,下一步课题组盼望在实践方面,可以或许全面构建植物再生信号转导的分子网络,在此基础上,尝试利用伤口信号改良植物再生技能。(来源:华人科技资讯网 辛雨)

相干论文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-019-0408-x

 
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