Science窺探植物學神秘的黑匣

　　對植物而言，擴張是細胞生長的唯一方式。不同于動物，植物細胞分裂只發生在根和莖頂端的微小區域，使得細胞擴張成為了植物增加高度的重要途徑。

　　然而植物是如何利用一些基因、受體和激素在分子水平上來調控細胞生長的，一直以來都是一個未被打開的黑匣子。現在來自威斯康星大學的一個科學家小組報告稱，發現了控制植物細胞擴張的一種激素和受體。

　　在發表于1月24日《科學》(Science)雜志上的一篇論文中，威斯康星大學生物化學家Mike Sussman領導研究小組描述了在擬南芥根細胞中調控細胞擴張的一條信號通路。

　　這一研究發現具有重要的意義，因為它是植物王國中發現的首個這樣的信號通路，揭示了一種特殊的激素停靠到細胞上影響其生長的細節。這一研究發現有可能預示了一些促進及調控植物生長的新方法。

　　出于細胞生長對人體健康的影響，研究人員在動物中對其進行了充分地研究。數十年來在顯微鏡下觀察細胞生長和癌癥，人們認識了在動物體內決定細胞生長的一些基本機制，揭示了一些有潛力的抗癌靶點。

　　而對于植物我們卻了解不多。

　　Sussman說：“對于調控植物生長的基本分子機制，我們還知之甚少。”

　　然而這樣的知識卻非常的重要，其將必然促成新的技術操控植物，滿足人類對食物、燃料、纖維和藥品的需求。

　　在植物中，細胞分裂(有絲分裂)主要發生在根和莖頂端的分生組織。一旦發生細胞分裂，它們遵循一種嚴格編程的細胞擴張和分化模式，由于植物具有堅硬的纖維質細胞壁，它們始終固定在適當的位置不移動。“這是與動物的一個根本的差別，動物細胞可以在全身遷移，也可以自由地四處移動逃避應激狀況，”Sussman說。

　　新研究描述了植物分泌的一種激素和稱作為蛋白激酶的一種表面受體。激素利用這種受體影響了細胞伸長，及調節根、莖、葉和其他植物部分生長和發育的能力。

　　Sussman指出，在擬南芥模式植物中，大約有3萬種基因。其中大約450種基因編碼的蛋白質發揮細胞表面受體蛋白激酶作用。

　　Sussman說：“在動物體內，幾乎每個激酶受體都非常的重要。大多數是癌基因和抗癌藥物的靶點。”

　　在植物中，受體激酶大家族和它們的激素有可能在植物代謝、生長和發育的許多其他方面發揮了作用，而細胞擴張是其中最為顯著的一個方面：“植物細胞很長，它們必須非常小心地調控它們的擴張，”Sussman說。

　　植物調控生長的能力對于其生存至關重要。因為它們扎根于一個地方，缺乏動物體內循環免疫系統這樣的防御機制，植物必須以不同的方式響應昆蟲和疾病等威脅。

　　Sussman說：“植物唯一能做的事情就是長得更快或是更慢。如果一種病原體攻擊植物，它會停止生長，將能量轉化為能夠阻止這種病原體的分子。”

　　Sussman表示，發現這一植物細胞生長信號通路還只是“冰山一角。對于另外430條受體激酶調控的信號通路我們還一無所知。”