大大都关于植物干细胞的研究集中在根尖和芽尖——即植物主要通过这些部位举行高度生长。然而,生物学家Ten Tusscher指出,增添厚度的生长同样主要。她体现:“植物不可无限制地向上生长,它们也需要向外增厚,不然会因无法支持自身而坍毁。”随着时间的推移,正是这种增厚使得老树变得更为粗大和结实。尤其对树木而言,这种生长对其结构强度至关主要。
植物的形成层干细胞认真这种宽度的增添,通过形成木质部来支持植物结构。然而,到现在为止,哪些基因使这些形成层干细胞变得活跃以及怎样控制这种活动仍不清晰。
基础洞见
Kirsten Ten Tusscher及其团队开发了一种盘算机模子,在这项国际研究中施展了焦点作用,该研究搜集了乌特勒支大学、赫尔辛基大学、达勒姆大学和加州大学的科学家们。她的盘算机模子不但支持了其他团队成员的实验室效果,还提供了主要的展望。
图片链接:https://www.eurekalert.org/multimedia/1048394
图片信息:Kirsten ten Tusscher 教授。
模拟木料形成的盘算机模子
Ten Tusscher的模子探讨了在植物发育历程中,特定基因怎样“开启”形成层干细胞,从而允许木料的形成。虽然先前已有对高度生长的基因研究,但这是首个研究控制厚度增添的基因及其激活区域的模子。
模子效果显示,厚度生长由形成层内特定化学信号的重叠梯度所控制。这些梯度相交,形成了一个准确的区域,干细胞在此被“开启”,指导它们天生木料组织。这种相互作用确保了木料形成在植物生命期内的一连,为高度生长提供须要的结构强度和稳固性。
模式植物
该盘算机模子以拟南芥为基础,这是一种全球生物学家普遍研究的模式植物,用于相识植物生长的一样平常纪律。该模子显示了形成层干细胞是怎样被激活并一连活跃的,使植物能够在整个生命周期内一连增厚。
增进林业和二氧化碳贮存
深入明确厚度生长不但是科学上的主要希望,也可能在林业和天气行动中现实应用。对植物生长的深入相识对林业尤其主要,特殊是在芬兰,森林对经济具有主要意义。Ten Tusscher体现:“若是我们能完全掌握植物生长机制,并培育出厚度生长速率加倍的树种,将极大地有利于可一连木料工业的生长。”她增补说:“这对天气行动也是有益的,由于生长更快的树木能够贮存更多的二氧化碳。这或许还能资助研究职员调理农作物的厚度生长,以提高农业产量。”
杂志:Science
DOI:10.1126/science.adj8752