漲知識(shí)帖：植物表面的氣孔是如何形成的？
時(shí)間：2018-12-21 15:50 來(lái)源：科技工作者之家 責(zé)任編輯：沫朵
原標(biāo)題：漲知識(shí)帖：植物表面的氣孔是如何形成的？
氣孔是植物表面由不對(duì)稱細(xì)胞分裂產(chǎn)生的微小孔隙。氣孔前體細(xì)胞的不對(duì)稱分裂或分化是氣孔形成的決定性步驟。來(lái)自比利時(shí)佛蘭德斯的生命科學(xué)研究所（VIB）和根特大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了決定氣孔前體細(xì)胞命運(yùn)的新機(jī)制，論文近日發(fā)表于《自然》雜志。
在擬南芥中，科學(xué)家們鑒定出了一種支架蛋白——POLAR，并證明了POLAR會(huì)將一組GSK3樣激酶帶到氣孔前體細(xì)胞極化末端的互作分子伴侶處，以啟動(dòng)不對(duì)稱細(xì)胞分裂。這種通過(guò)支架實(shí)現(xiàn)的調(diào)控作用可能是控制植物中GSK3樣激酶功能的常見(jiàn)機(jī)制。
Anaxi Houbaert等人在Jenny Russinova博士的指導(dǎo)下研究了氣孔的發(fā)育。眾所周知，GSK3樣激酶可以同時(shí)促進(jìn)和抑制氣孔的形成，但尚不清楚這種激酶是如何在同一個(gè)氣孔譜系細(xì)胞中存在的。利用VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學(xué)中心和荷蘭瓦赫寧根大學(xué)建立的蛋白質(zhì)相互作用組學(xué)方法，研究人員確定了一種植物氣孔譜系的特異性支架蛋白——POLAR，它可以調(diào)節(jié)GSK3樣激酶的亞細(xì)胞定位。
論文第一作者Anaxi Houbaert解釋道:“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)POLAR和GSK3樣激酶共表達(dá)時(shí)，激酶會(huì)定位在質(zhì)膜，并使氣孔前體細(xì)胞一側(cè)極化，導(dǎo)致細(xì)胞不對(duì)稱分裂。當(dāng)POLAR缺失時(shí)，激酶就定位在細(xì)胞核中，促進(jìn)細(xì)胞的分化。”
支持他們觀點(diǎn)的最有力的證據(jù)之一來(lái)自于配備門(mén)控技術(shù)的共焦顯微鏡的研究，這項(xiàng)技術(shù)能夠使研究人員清除來(lái)自葉綠體等細(xì)胞器（廣泛存在于構(gòu)成植物葉片表皮的細(xì)胞中）的自發(fā)熒光，從而極大地提高信噪比，并在葉片發(fā)育過(guò)程中實(shí)現(xiàn)內(nèi)源性低表達(dá)激酶的可視化。
Anaxi Houbaert說(shuō)：“氣孔的發(fā)育受到嚴(yán)格的調(diào)控，正負(fù)反饋環(huán)路相互制約，形成一種靈活而又穩(wěn)健的機(jī)制來(lái)驅(qū)動(dòng)表皮的發(fā)育，但我們卻驚喜地發(fā)現(xiàn)了POLAR作為一種支架蛋白的作用。我們希望繼續(xù)研究POLAR家族的功能，并探索類似的支架蛋白是否還調(diào)節(jié)其它植物組織中GSK3樣激酶的活性。”
Jenny Russinova教授說(shuō)：“我們的研究結(jié)果揭示了擬南芥中推動(dòng)細(xì)胞分裂和分化的分子機(jī)制。由于GSK3樣激酶和POLAR蛋白質(zhì)家族的同源基因也存在于單子葉植物和雙子葉植物中，因此這些同源基因在其它植物中是否具有相同的行為，以及這些基因是否可以作為作物改良的潛在靶點(diǎn)，仍有待研究。
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