植物干細(xì)胞的研究為改善農(nóng)作物的生長提供了新思路！
小楊 / 2024-09-21 10:28:57
干細(xì)胞研究是當(dāng)前的熱門話題。隨著人類醫(yī)學(xué)進(jìn)步的廣泛應(yīng)用，研究人員多年來一直致力于動(dòng)物和人類干細(xì)胞的研究。
但擁有干細(xì)胞的不僅僅是動(dòng)物。
農(nóng)業(yè)、健康與自然資源學(xué)院（CAHNR）的植物分子生物學(xué)教授王煥忠（Huanzhong Wang）希望大家意識(shí)到，植物也有干細(xì)胞。與生命科學(xué)領(lǐng)域類似，植物干細(xì)胞也能通過改善糧食供應(yīng)來支持人類的生長與發(fā)展。
“不僅人類和動(dòng)物有
干細(xì)胞，”王教授說道，“植物也有干細(xì)胞，我們應(yīng)該關(guān)注它們。”
植物的干細(xì)胞存在于根、莖和維管組織中，負(fù)責(zé)控制細(xì)胞分裂和分化。植物干細(xì)胞在植物的生長和發(fā)育過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
“植物能生長多年，這是因?yàn)椴煌愋偷母杉?xì)胞確保它們既能向空中生長，也能深入地下，”王教授解釋道。“要長出更粗的莖或樹干，植物還需要另一種干細(xì)胞。”
盡管植物干細(xì)胞沒有像動(dòng)物干細(xì)胞那樣廣泛應(yīng)用于人類生物科學(xué)研究，但這并不影響它們的研究價(jià)值。王教授的研究表明，深入理解植物干細(xì)胞的運(yùn)作機(jī)制，有助于增強(qiáng)糧食供應(yīng)。
王教授的實(shí)驗(yàn)室多年來一直致力于植物干細(xì)胞研究，重點(diǎn)探討它們?nèi)绾慰刂聘杉?xì)胞的分裂，特別是那些產(chǎn)生維管束的干細(xì)胞——維管束負(fù)責(zé)將水分和養(yǎng)分輸送到植物各個(gè)部分。
最近，研究團(tuán)隊(duì)在《新植物學(xué)家》（New Phytologist）期刊上發(fā)表了一篇論文，揭示了這一研究中的關(guān)鍵問題。
實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了一個(gè)名為HVA的轉(zhuǎn)錄因子基因，它調(diào)控著維管干細(xì)胞的分裂。
當(dāng)該基因被過度表達(dá)時(shí)，研究人員觀察到維管束數(shù)量的增加以及干細(xì)胞活性的提升。
研究人員比較了幾組植物：一組沒有過度表達(dá)HVA基因，一組擁有一個(gè)過度表達(dá)的HVA基因拷貝和一個(gè)正?；?，最后一組擁有兩個(gè)過度表達(dá)的HVA基因拷貝。
在沒有過度表達(dá)HVA基因的植物中，植物只有5到8個(gè)維管束。而擁有一個(gè)過度表達(dá)HVA基因拷貝的植物有超過20個(gè)維管束，而擁有兩個(gè)過度表達(dá)HVA基因拷貝的植物則擁有超過50個(gè)維管束。
除了推進(jìn)科學(xué)對(duì)植物運(yùn)作機(jī)制的理解，王教授的研究發(fā)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)也有重要意義。
擁有更多維管束的植物更為堅(jiān)固，抗風(fēng)能力更強(qiáng)。利用這一發(fā)現(xiàn)，可以培育出具有過度表達(dá)突變的、更堅(jiān)韌的作物品種。
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)玉米等高大、細(xì)長的作物尤為重要。“當(dāng)植物長得更高時(shí)，它們有可能會(huì)倒伏，”王教授解釋道。“擁有更多的維管束可以確保植物更加穩(wěn)固，能夠抵抗惡劣環(huán)境。”
盡管這項(xiàng)研究是在芥菜科的模式生物中進(jìn)行的，但HVA基因在其他植物中也存在，這使得該研究具有廣泛的適用性。
HVA基因是植物基因組中一個(gè)大型轉(zhuǎn)錄因子家族的成員之一。王教授對(duì)進(jìn)一步探索該基因家族中的其他基因功能非常感興趣。
“我們正在研究其他密切相關(guān)的基因，想了解它們的功能，”王教授說道。“進(jìn)一步研究這個(gè)基因家族如何影響維管發(fā)育將非常有趣。”
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