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Science揭示植物干細胞的后備庫

日期:2013-10-28 09:56:35

干細胞對于新細胞的不斷生成至關(guān)重要。盡管干細胞在推動植物生長與發(fā)育上發(fā)揮了重要的作用,關(guān)于它們的嚴密分子調(diào)控仍然有許多問題有待解答。來自比利時VIB研究所和根特大學(xué)的植物研究人員發(fā)現(xiàn)了干細胞復(fù)雜調(diào)控中的一個新步驟。他們的研究結(jié)果在線發(fā)表在本周的《科學(xué)》(Science)雜志上。

 

Lieven De Veylder說:“我們的數(shù)據(jù)表明,植物根部的某些組織干細胞對于DNA損傷不太敏感。這些細胞保存著原始的完整DNA拷貝,在必要之時可用于替換受損細胞。盡管動物也依賴相似的機制,但植物則有可能以一種更為優(yōu)化的方式利用了這一機制。這也許能夠解釋為什么許多的植物能夠生存數(shù)百年,而這對于動物而言相當罕見。

 

植物生長的靜態(tài)組織者

 

植物生長和發(fā)育依賴于不斷地生成新的細胞。存在于植物生長軸中的一小部分特化細胞驅(qū)動了這一過程。這些干細胞以高頻率分裂,并具有一種獨特的特征:在原始母細胞維持干細胞活性的同時,子細胞獲得了某種特化。除了這些干細胞,植物的根部還包含有一些組織細胞。這些組織細胞以低3-10倍的頻率進行分裂,因此常被稱為靜止中心細胞。這些組織細胞控制了周圍干細胞的活動,并可在必要時替換它們。

 

一個新分子網(wǎng)絡(luò)

 

20年來,世界各地的科學(xué)家們一直在研究干細胞和它們的控制組織細胞的行為。然而直到現(xiàn)在還不清楚靜止細胞以及分裂活躍的細胞是如何能夠如此緊密共存的?以及這種靜止特征的基礎(chǔ)機制是什么?

 

VIB研究所和根特大學(xué)的植物研究人員現(xiàn)在確定了一個新分子網(wǎng)絡(luò),增進了我們對于干細胞調(diào)控和活動的了解。這一過程的中心在于新發(fā)現(xiàn)的這個叫做ERF115的轉(zhuǎn)錄因子蛋白。科學(xué)家們證實這些組織細胞幾乎不能分裂是因為ERF115的活性受到了抑制。當需要這些組織細胞分裂并替換受損的周圍干細胞時,ERF115會得到激活。隨后ERF115會刺激植物硫肽激素(Phytosulfokine)生成,轉(zhuǎn)而激活組織細胞分裂。因此,ERF115-植物硫肽激素網(wǎng)絡(luò)充當了損害干細胞活性的脅迫條件下的一種后備系統(tǒng)。

 

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