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新的叶子形状为thale水芹
发布时间:2019-06-17 18:46:54来源:滚球盘-滚球盘app-滚球盘口点击:15

  任何看过他们的沙拉或在他们的花园里的人都可以看到叶子的形状有多么不同。例如,菠菜叶具有光滑的边缘并且形状相对简单,而欧芹叶深深切口且复杂,显然由许多单个亚基组成。在Cell发表的一项新研究中,来自科隆普朗克植物育种研究所的科学家们已经确定了关键的发育基因如何影响细胞的生长以产生叶片形式的这种差异。凭借这些知识,研究人员能够制作出水芹,其通常产生简单的叶子,生长的叶子类似于多毛的苦涩,一种复杂叶子的相关植物。

  

  所有的叶子都是从微小的芽中发育而来的,它们只由几个细胞组成。无论它们最终形成什么样的叶子,芽总是看起来一样。不仅如此,非常相似的叶子形状可能来自非常不同的生长模式。这使得识别导致天然叶片形式多样性的途径变得更具挑战性。

  科学家们首先使用先进的成像方法来比较特定的调节基因如何在模式植物拟南芥(拟南芥)和相关植物多毛苦菜(Cardamine hirsuta)中指导细胞生长。然后计算机科学家将遗传和微观数据结合起来,以帮助理解基因是如何形成的。

  芽形成后几小时,两种植物的叶子以类似的方式生长。两种物种共有的一组遗传规则导致缓慢和快速生长的细胞沿着叶缘交替位置,这使得叶子产生重复的生长。然而,这两个物种产生了不同的形状:多毛的苦涩开始形成其单个亚单位,称为小叶,而拟南芥只在叶缘形成浅齿。

  这些差异是由两个仅在毛状苦涩中活跃的调节基因引起的。其中一种称为RCO,可以在不断增长的生长过程中减缓细胞生长,从而使细胞生长更深。另一方面,STM通过减缓细胞的成熟并允许它们继续定向生长更长时间来更广泛地控制生长,从而产生大的小叶。它是两种效应的结合,导致复杂的叶子及其亚基。

  为了测试他们关于叶子形状的想法,研究人员然后在适当的时间和地点切换RCO和STM基因在thale水芹的叶芽中。这导致芽形成复杂的叶子而不是通常的简单叶子。“这是一次有益的实验,”Tsiantis说,“有点像将麻雀的尾羽变成孔雀的尾羽。”我们的研究结果非常重要,因为虽然有很多关于哪些基因影响不同植物或动物发育的信息,但这些基因如何改变生长的数量,方向和持续时间以产生不同物种的最终形态还不太清楚。

  科隆研究人员的初步调查结果表明,在某些情况下,复杂的叶子可能比单叶更好地利用二氧化碳。因此,通过修补它们的生长将简单的叶子转化为复杂的叶子可能会增加某些农作物的产量“Tsiantis总结道。