植物激素细胞分裂素控制细胞分裂的机制已经被发现--这一突破极大地提高了我们对植物生长的理解。


细胞分裂是所有生命形式的基础--所有的多细胞生物，包括植物和动物，都是从单细胞它将数十亿倍的时间用于构建一个复杂的有机体。植物中未分化的干细胞是一种新的细胞库，植物可以从中生长和发展特殊的组织。新的茎、新的叶、新的根和新的花都来自于生长区域中被称为顶端分生组织的小干细胞簇。

这些生长区域的细胞在一个叫做有丝分裂的过程中不断分裂，这个过程构成了植物的结构。科学家们早就知道细胞分裂素是这些细胞分裂行为的核心但不知道它是如何刺激细胞增殖的。

近日，剑桥大学圣斯伯里实验室和加州理工学院的研究小组首次发现细胞分裂素是如何激活植物干细胞分裂的。

拟南芥是植物科学研究中常用的模式植物之一，利用拟南芥研究表明，细胞分裂素直接促进转录因子MYB3R4从细胞质向细胞核的转运，从而激活关键细胞周期基因的表达。

这篇论文的主要作者、现任植物和微生物科学英才中心(CEPAMS)组长杨伟兵（音译）博士说：“了解干细胞自我更新的控制对于理解植物的生长和发育至关重要。我们知道植物激素细胞分裂素很重要，我们的研究现在解释了细胞分裂素调节干细胞分裂的机制--它通过将蛋白质运送到核内，激活与有丝分裂有关的基因。”

在有丝分裂细胞分裂(有丝分裂)中，染色体复制，然后被分离成两个子细胞。Sainsbury实验室的成像核心设备经理雷蒙德·怀特曼博士补充说：“使用活植物的延时共聚焦显微镜，我们能够捕捉被发现对触发有丝分裂很重要的蛋白质的细胞动力学。”

杨博士解释说：“对单个细胞的时间推移观察显示，MYB3R4蛋白的位置发生了迅速的变化。”“在细胞分裂之前，蛋白质主要在细胞质中，在有丝分裂开始时，MYB3R4在细胞核中迅速积累，然后在细胞分裂完成时被输出到细胞质中。40多年来，已知植物内源性细胞分裂素水平在细胞周期中波动，并在G2/M转变时达到高峰。我们现在表明，这种细胞分裂素峰的直接反应是MYB3R4核转运。”

“我们的发现可能有实际的应用，”杨博士补充说，“通过突变核输出信号，我们能够构建一种构成性的核定位的MYB3R4蛋白，并发现它可以极大地增强茎细胞增殖分生组织生长，部分模仿细胞分裂素处理的效果。“

“干细胞组织中细胞分裂素的增加是增加根系氮素营养的结果之一，能够增加分生组织中的细胞分裂反应可能提供一种途径。植物即使土壤中的氮水平不够理想，也要像施肥一样生长。“教授和霍华德·休斯医学研究所研究员埃利奥特·梅耶罗维茨(ElliotMeyerowitz)说。

通过加深对植物的理解细胞在生长方面，像这项研究这样的基础植物科学可以帮助找出促进植物生长的新方法，并为今后可能影响植物健康和农业产量的工作奠定基础。

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