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        植物聚合物并不總是共同作用以形成美麗的形狀
        
			
        
				2019-03-12 09:59:04
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        在植物中，細(xì)胞壁就像一個(gè)骨架，提供支撐和穩(wěn)定性，也像肌肉一樣，將水從地面?zhèn)鬟f到最高的樹葉和樹枝。負(fù)責(zé)水運(yùn)的結(jié)構(gòu)是由木質(zhì)部組成的次生細(xì)胞壁，NAIST教授Taku Demura一直在研究。“木質(zhì)部是陸生植物生物量的重要資源。木質(zhì)部細(xì)胞分化的改變對(duì)于改善植物生物量資源的策略非常重要，”Demura說。
        

        植物聚合物并不總是共同作用以形成美麗的形狀
        

        次生細(xì)胞壁由三種類型的聚合物組成，纖維素，半纖維素和木質(zhì)素。在植物細(xì)胞發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，Demura的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)木質(zhì)部細(xì)胞突變體中的這三種聚合物有助于彼此獨(dú)立的次生細(xì)胞壁形成，挑戰(zhàn)當(dāng)代植物生長(zhǎng)模型。
        

        纖維素和半纖維素之間的相互作用對(duì)于賦予細(xì)胞壁強(qiáng)度和彈性以向上推水是至關(guān)重要的。與木質(zhì)素的相互作用增加了疏水性，從而為推進(jìn)提供電荷。20世紀(jì)80年代早期的研究使科學(xué)家相信，次生細(xì)胞壁的形成發(fā)生在連續(xù)的事件中，從細(xì)胞表面的纖維素合成開始，然后是與纖維素結(jié)合的半纖維素的沉積，最后是遷移和聚合木質(zhì)素。
        

        這些相互作用導(dǎo)致三種聚合物在木質(zhì)部細(xì)胞中呈現(xiàn)明顯的空間模式。然而，由Demura實(shí)驗(yàn)室制造的擬南芥(一種科學(xué)家常用于研究植物生長(zhǎng)的小植物)突變的木質(zhì)部細(xì)胞顯示纖維素合成受到破壞而不破壞半纖維素或木質(zhì)素的空間模式。
        

        “我們對(duì)纖維素合成酶基因CESA7進(jìn)行了突變。這種突變阻止了纖維素的形成。盡管缺乏圖案化的纖維素沉積，我們看到了半纖維素和木質(zhì)素的圖案沉積，”為該項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)的Misato Ohtani博士解釋道。
        

        另外的研究表明，持續(xù)的圖案化可歸因于微管，即幾乎所有生命中所見的分子，包括人類，并負(fù)責(zé)在細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸物質(zhì)。
        

        “當(dāng)我們用藥物破壞微管時(shí)，我們能夠破壞半纖維素和木質(zhì)素的圖案。這表明在二次細(xì)胞壁形成過程中，半纖維素和木質(zhì)素受微管而非纖維素的調(diào)節(jié)，”Ohtani繼續(xù)說道。
        

        考慮到能夠以更高的效率生產(chǎn)資源或承受極端氣候變化的生物工程植物的不斷努力，Demura指出，闡明像二級(jí)細(xì)胞壁這樣的基本植物結(jié)構(gòu)如何發(fā)展的機(jī)制將有助于科學(xué)家實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。
        

        “確定纖維素，半纖維素和木聚糖的獨(dú)立性表明我們可以修改一種，而不會(huì)改變植物中的另一種，”他說。
        
			

			
          
        
			
        
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