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        世界上所有森林都來自單層細胞
        
			
        
				2019-04-12 10:03:26
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        從古老的歐洲山毛櫸樹到巨大的加利福尼亞紅杉和澳大利亞山灰，新的研究發(fā)現(xiàn)，這些樹木的巨大樹干都是由一層不比針尖更寬的單層細胞形成的。
        

        世界上所有森林都來自單層細胞
        

        我們墨爾本大學Creswick校區(qū)的研究團隊發(fā)現(xiàn)了這一發(fā)現(xiàn)，它為增加樹木的生長潛力提供了機會，并且可能更快地生長和生產(chǎn)更多的木材。
        

        幾千年來，樹木激發(fā)了人類的靈感。這些植物是地球上最大的生物 - 無視重力，元素，疾病，害蟲，甚至人類。
        

        很長一段時間，科學家們對樹木樹干內(nèi)產(chǎn)生木材和樹皮的細胞的結(jié)構(gòu)和功能之謎感到困惑?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)確定樹木產(chǎn)生的所有木材和樹皮似乎都是由樹皮下的單層細胞產(chǎn)生的。
        

        通常被描述為“地球的肺”，樹木和森林直接影響地球上的生命，通過釋放氧氣和將二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)來促進大氣的組成。這個過程的核心是一個活躍分裂的細胞，在樹干和樹枝下發(fā)現(xiàn)。
        

        這些細胞稱為維管形成層，它們向生長的莖內(nèi)部產(chǎn)生木質(zhì)(木質(zhì)部)，向外部產(chǎn)生樹皮(韌皮部)。當樹木生長并且樹枝變厚時，這個細胞柱就會以木頭的形式擴展并產(chǎn)生大部分行星的森林生物量。
        

        伍德是世界上最重要的可再生資源之一，所以你認為我們已經(jīng)了解它是如何發(fā)展的。但到目前為止，我們并不確切知道血管形成層中的細胞是如何影響其生意的。構(gòu)成血管形成層的細胞層的數(shù)量，以及形成層內(nèi)單個細胞的命運在多大程度上是預先確定的，一個多世紀以來一直是爭論的問題。
        

        血管形成層中的一些細胞是干細胞，這意味著它們尚未分化成它們的最終形式。每個細胞都可以形成木頭或樹皮，或者可能是其他東西。為了避免與莖的另一個定義 - 分支 - 混淆，我們將這些血管形成層干細胞稱為“起始細胞”或“首字母”。
        

        我們很早就知道血管形成層中的一些細胞層由首字母組成，但我們不知道有多少。為了實現(xiàn)這一目標，我們的團隊開發(fā)了一種稱為誘導體細胞分析(ISSA)的獨特過程。這種技術(shù)將遺傳標簽置于楊樹樹干內(nèi)的單個細胞上，然后讓我們跟蹤細胞到木材或樹皮形成的旅程。
        

        自19世紀后期發(fā)現(xiàn)維管形成層以來，植物學家一直試圖了解其結(jié)構(gòu)和功能。有一種觀點認為血管形成層由多個起始細胞層組成，而另一個則預測單層起始細胞。
        

        我們的研究結(jié)果表明，維管形成層的特征是單層細胞層的真實的原始形態(tài)，有助于木材和樹皮的形成。
        

        ISSA使用轉(zhuǎn)基因方法將所謂的“報告基因”直接引入樹干。我們使用它來標記樹干生長區(qū)域內(nèi)的數(shù)百個單個細胞，這些細胞經(jīng)過多輪細胞分裂后形成可以輕松識別和分析的組織扇區(qū)。因為我們的報告基因從個體細胞傳遞到其后代，仔細分析所得的生長模式使我們能夠確定哪些細胞變成木材，哪些細胞變成樹皮，哪些細胞保留為干細胞。
        

        通過觀察單個細胞的特定命運及其頻率，我們看到在形成層區(qū)域內(nèi)存在具有優(yōu)選發(fā)育途徑的不同細胞特征的明確證據(jù)，并且這揭示了起始層的結(jié)構(gòu)。
        

        真正的cambial首字母經(jīng)常會崩潰并從形成層中消失 - 大約三分之一從春末到夏末。通過觀察木材和樹皮部分的模式，我們看到木材和樹皮細胞分裂的速度是彼此獨立控制的。
        

        這些發(fā)現(xiàn)可能對林業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。更好地了解木材和樹皮是如何從一層細胞形成的，可以納入樹木改良計劃，幫助開發(fā)更好的木材和樹皮產(chǎn)品。
        

        隨著我們繼續(xù)提高對控制細胞分裂率的基因的理解，我們可以利用它來利用樹干中增加的生長潛力 - 可能更快地生產(chǎn)更多的木材。
        

        有很多機會可以利用這些新見解獲得商業(yè)利益，但從根本上說，我們的研究結(jié)果增加了我們對樹木結(jié)構(gòu)的理解。令人驚訝的是，古代山毛櫸，巨型紅杉和高聳的山灰的巨大樹干都是由一層不比針尖寬的細胞形成的。
        

        這項工作發(fā)表在實驗植物學雜志上。
        
			

			
          
        
			
        
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