《科學》：乙烯能調節擬南芥根部干細胞分化

乙烯是一種能夠催熟果實的氣態植物激素。在最新一期的《科學》雜志上，由瑞典、法國、英國的研究人員聯合發表的文章報告說，他們發現乙烯還能夠調節擬南芥根部的干細胞分化。
 
已經知道，多細胞生物的構建依賴于能兼顧自我更新和產生分化的子細胞的特殊細胞——干細胞。在這項新的研究中，研究人員證實對植物生長很重要的氣體信使乙烯能夠調節擬南芥根部靜止中心（quiescent center）細胞的分裂，該中心是植物根部干細胞的一個起源地。
 
通過這種乙烯誘導的分裂所形成的細胞能表達靜止中心特異性基因，并且能抑制周圍原始細胞的分化。這些發現表明，靜止并不是這些細胞向臨近干細胞發信號所必須的。
 
研究人員推測，乙烯是植物根系統胚后期發育期間干細胞小生境中靜止中心調節細胞分裂的一個信號途徑的一部分。
 
乙烯是迄今為止所發現的5大類植物激素之一，它廣泛存在于植物體中，對植物的生長發育，特別是植物的成熟和衰老起著十分重要的調節作用。研究還發現，乙烯參與逆境條件（熱害、冷害、旱害、澇害、鹽害、紫外線和重金屬離子等）下植物的脅迫反應，影響到植物體內一系列脅迫反應的開始和植物抗性的變化。近年來還發現乙烯參與植物的抗病反應。
 
早在19世紀中葉(1864)就有關于燃氣街燈漏氣會促進附近的樹落葉的報道，但到上個世紀初(1901年)俄國的植物學家奈劉波(Neljubow)才首先證實是照明氣中的乙烯在起作用，他還發現乙烯能引起黃化豌豆苗的三重反應。第一個發現植物材料能產生一種氣體并對鄰近植物材料的生長產生影響的人是卡曾斯，他發現橘子產生的氣體能催熟同船混裝的香蕉。
 
雖然1930年以前人們就已認識到乙烯對植物具有多方面的影響，但直到1934年甘恩(Gane)才獲得植物組織確實能產生乙烯的化學證據。
 
1959年，由于氣相色譜的應用，伯格(S.P.Burg)等測出了未成熟果實中有極少量的乙烯產生，隨著果實的成熟，產生的乙烯量不斷增加。此后幾年，在乙烯的生物化學和生理學研究方面取得了許多成果，并證明高等植物的各個部位都能產生乙烯，還發現乙烯對許多生理過程、包括從種子萌發到衰老的整個過程都起重要的調節作用。1965年在柏格的提議下，乙烯才被公認為是植物的天然激素。
 
靜止中心學說（quiescent center theory）
 
靜止中心學說是F．A．L．Clowes（1956、1961）提出的有關根尖頂端分生組織中心部僅很少發生細胞分裂，或完全不分裂的一種學說。將DNA的前體物質納入根內后，而幾乎不能進入靜止中心，但可被進入靜止中心的周圍。然而，用X射線照射根部，使分裂中的細胞發生異常時，則靜止中心的細胞開始活動，并對根尖進行修復。此外，通過對根尖外科手術的實驗，也確認靜止中心對根尖具有修復能力。
 
原始出處：Science 27 July 2007: Vol. 317. no. 5837, pp. 507 - 510 DOI: 10.1126/science.1143409