漲知識帖：植物表面的氣孔是如何形成的？
時間：2018-12-21 15:50 來源：科技工作者之家 責任編輯：沫朵
原標題：漲知識帖：植物表面的氣孔是如何形成的？
氣孔是植物表面由不對稱細胞分裂產(chǎn)生的微小孔隙。氣孔前體細胞的不對稱分裂或分化是氣孔形成的決定性步驟。來自比利時佛蘭德斯的生命科學研究所（VIB）和根特大學的科學家們發(fā)現(xiàn)了決定氣孔前體細胞命運的新機制，論文近日發(fā)表于《自然》雜志。
在擬南芥中，科學家們鑒定出了一種支架蛋白——POLAR，并證明了POLAR會將一組GSK3樣激酶帶到氣孔前體細胞極化末端的互作分子伴侶處，以啟動不對稱細胞分裂。這種通過支架實現(xiàn)的調(diào)控作用可能是控制植物中GSK3樣激酶功能的常見機制。
Anaxi Houbaert等人在Jenny Russinova博士的指導下研究了氣孔的發(fā)育。眾所周知，GSK3樣激酶可以同時促進和抑制氣孔的形成，但尚不清楚這種激酶是如何在同一個氣孔譜系細胞中存在的。利用VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學中心和荷蘭瓦赫寧根大學建立的蛋白質(zhì)相互作用組學方法，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樣激酶的亞細胞定位。
論文第一作者Anaxi Houbaert解釋道:“我們發(fā)現(xiàn)，當POLAR和GSK3樣激酶共表達時，激酶會定位在質(zhì)膜，并使氣孔前體細胞一側(cè)極化，導致細胞不對稱分裂。當POLAR缺失時，激酶就定位在細胞核中，促進細胞的分化。”
支持他們觀點的最有力的證據(jù)之一來自于配備門控技術(shù)的共焦顯微鏡的研究，這項技術(shù)能夠使研究人員清除來自葉綠體等細胞器（廣泛存在于構(gòu)成植物葉片表皮的細胞中）的自發(fā)熒光，從而極大地提高信噪比，并在葉片發(fā)育過程中實現(xiàn)內(nèi)源性低表達激酶的可視化。
Anaxi Houbaert說：“氣孔的發(fā)育受到嚴格的調(diào)控，正負反饋環(huán)路相互制約，形成一種靈活而又穩(wěn)健的機制來驅(qū)動表皮的發(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：“我們的研究結(jié)果揭示了擬南芥中推動細胞分裂和分化的分子機制。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，仍有待研究。
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