研究发现两重要植物激素间也有协同作用

2010-6-26 10:08 来源: 科技日报
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  德国海德堡大学细胞生物学家扬·罗曼教授领导的研究小组发现,一直被视为对手的植物荷尔蒙生长素和细胞分裂素其实也有协同作用,其相互影响远比以前认为的要紧密。这个关于植物激素相互影响的研究结果发表在6月24日的《自然》杂志上。

  植物的两个最重要的生长激素——荷尔蒙生长素和细胞分裂素,一个提供生长潜力,另一个用于孕育叶片或花,一直以来都被视为对手,而最新的研究表明它们也能协同作用。两者的相互影响远远比以前认为的更加紧密。这是来自海德堡、图宾根和于默奥(瑞典)的科学家基于模式生物拟南芥的实验所得到的结果。

  所有植物的地上部分,包括叶、花、茎和种子,其实都源于植物茎尖组织一个小区域,这里面包含了在植物整个生命周期内保持其活力的全能干细胞。与动物不同的是,植物可以持续多年生长,同时还孕育新的器官。在这个过程中,生长区边缘的细胞生长素致力于分化干细胞池中的细胞,例如生成叶和花;而另一方面,细胞分裂素则刺激干细胞自我分裂更新,其任务是维持细胞的数量,进而保持植物的生长潜力。因此,科学家一直以来都认为二者的作用相对,相互之间并没有直接影响。

  关于细胞分裂素在植物生长过程中通过哪些遗传因素起作用现在已经基本清楚。罗曼教授和他的团队集中在拟南芥茎尖生长区进行了复杂试验,以研究生长素在这个相互关联的荷尔蒙作用中的影响。试验表明,生长素会直接激活一个“反馈循环”:两个被细胞分裂素激活的基因——ARR7和ARR15——会限制细胞分裂素的作用,但生长素会抑制这两个基因,从而增强细胞分裂素的影响。

  研究人员解释说,人们可以把生长素的这个作用看作是对干细胞池的正反馈作用。如果它刺激生长区边缘的细胞形成器官,它必须同时确保有足够的干细胞补充。这可以防止干细胞数量低于一个临界值,而这对植物的生长和存活是至关重要的。研究人员表示,他们已开始逐渐了解荷尔蒙和基因为了维持生长区的活性而相互交织共同作用的规则。现在已经明确的是,荷尔蒙和遗传因素不是单独地在起作用,它们是相互关联和相互影响的。