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        由于柄部硬化植物根毛向外形成
        
			
        
				2019-03-04 10:19:24
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			  來(lái)源：
			
        
		
        
				
		
        
			
        一群國(guó)際研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)植物根毛是如何長(zhǎng)直發(fā)的。已經(jīng)進(jìn)行了許多關(guān)于根毛生長(zhǎng)的研究，但直到現(xiàn)在還沒有闡明抑制根毛生長(zhǎng)的分子機(jī)制。根毛增加了根部的表面積，使其能夠從土壤中吸收更多的水分和養(yǎng)分。為了形成細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，必須在尖端繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)抑制根毛側(cè)面上的細(xì)胞膨脹。如果不抑制頭發(fā)側(cè)面的膨脹，它將像氣球一樣凸出并變得不能形成細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。如果沒有這種生長(zhǎng)抑制，頭發(fā)就不可能在土壤中長(zhǎng)長(zhǎng)。
        

        由于柄部硬化植物根毛向外形成
        

        利用模式植物擬南芥(Arabidopsis thaliana)，研究人員先前澄清了磷酸化激酶PIP5K3及其產(chǎn)物PI(4,5)P 2在生長(zhǎng)過(guò)程中存在于根毛中。在其當(dāng)前工作中，他們發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)磷酸激酶，F(xiàn)AB1，其產(chǎn)品，PI(3,5)p 2，被定位于的細(xì)胞膜的細(xì)胞對(duì)生長(zhǎng)根毛的橫向側(cè)。通過(guò)這種認(rèn)識(shí)，他們建立了在PI(3,5)P 2和PI(4,5)P 2上表達(dá)熒光標(biāo)記蛋白的擬南芥轉(zhuǎn)基因系，并觀察了它們?cè)诟L(zhǎng)的各個(gè)階段的定位。結(jié)果，他們能夠澄清PI(3,5)P 2在根毛側(cè)面的細(xì)胞膜中發(fā)現(xiàn)PI(4,5)P 2在頂端的膜中發(fā)展，在根毛生長(zhǎng)期間顯示出兩個(gè)不同的區(qū)域。
        

        人工減少存在于根毛一側(cè)的PI(3,5)P 2的量使其變厚并呈波浪狀，最終變得豐滿和膨脹。當(dāng)用原子力顯微鏡測(cè)量該狀態(tài)下的根毛側(cè)面時(shí)，其僅為普通根毛硬度的約一半。為了研究硬度降低的原因，研究人員檢查了皮質(zhì)微管的結(jié)構(gòu)，這些微管參與植物細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生。他們發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)微管的纖維結(jié)構(gòu)變得非常碎片化。此外，隨著PI(3,5)P 2的減少，影響細(xì)胞壁硬度的次生細(xì)胞壁成分木聚糖的豐度大大降低。
        

        研究人員還檢查了ROP(來(lái)自植物的 Rho相關(guān)GTP酶)家族蛋白的表達(dá)，這些蛋白參與控制細(xì)胞骨架，并發(fā)現(xiàn)ROP2和ROP10在根毛中特異性表達(dá)。檢查PIP5K3和FAB1之間的相互作用，發(fā)現(xiàn)它們分別與ROP2和ROP10特異性相互作用。
        

        基于這些結(jié)果，研究人員構(gòu)建了一個(gè)數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬，假設(shè)根毛一側(cè)的PI(3,5)P 2的量調(diào)節(jié)皮質(zhì)微管密度和細(xì)胞壁硬度。該模型顯示，當(dāng)垂直于根毛生長(zhǎng)方向的力(通過(guò)生長(zhǎng)培養(yǎng)基)與減少量的PI(3,5)P 2組合時(shí)，毛發(fā)推出并變成波狀。
        

        “我們的工作表明，植物可以通過(guò)使用PI(3,5)P 2來(lái)強(qiáng)化其側(cè)面，從而將根毛推入土壤，”熊本大學(xué)副教授Takumi Higaki說(shuō)。“通過(guò)人工操縱PI(3,5)P 2的量來(lái)創(chuàng)造具有增強(qiáng)的橫向強(qiáng)度的根毛的植物，有可能開發(fā)出能夠有效地從營(yíng)養(yǎng)不良的土壤中吸收養(yǎng)分的植物。”
        

        這項(xiàng)研究是在自然植物網(wǎng)上公布的2 次 2018年11月的。
        
			

			
          
        
			
        
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