诺丁汉大学 根尖生物传感器成像测量赤霉素梯度，显示伸长区赤霉素显著增加
学分:诺丁汉大学 开发生物传感器的研究小组首次记录了与植物细胞大小相关的植物生长激素赤霉素的独特梯度，现在揭示了这种分布模式是如何在根中形成的
从植物胚胎在种子中形成开始，一直持续到植物的整个生命周期，未分化的干细胞经历了彻底的转化，成为特化的根、茎、叶和生殖器官细胞
这种转变依赖于一系列被称为植物激素的分子，这些分子与人类激素非常相似，可以在细胞和组织之间移动，并触发身体计划中不同的生物过程
虽然当时还不知道，但赤霉素类植物激素的突变推动了许多高产半矮秆小麦和水稻品种的发展，推动了20世纪50年代和60年代的绿色革命
突变导致茎变短，使作物能够将能量转移到生长的谷物上，而不是茎和叶上，还防止了高而细长的植物在收获前倒下造成的倒伏
通过分子和遗传工具的进步，我们现在知道赤霉素在植物的整个生命周期中调节生长和发育——从种子发芽、伸长茎和根，到花的形成
因此，赤霉素继续吸引植物科学家研究激素如何控制植物生长的兴趣并作为未来作物改良的可能目标就不足为奇了
剑桥大学塞恩斯伯里实验室的亚历山大·琼斯和诺丁汉大学的利亚·班德和马库斯·欧文斯的研究团队合作，解释了今天PNAS植物生长中独特的赤霉素分布的生化步骤
他们的研究为理解其他植物组织中的遗传算法模式及其对植物发育的相关影响提供了一个有价值的模型
“作为植物生长和发育的关键调控者，理解植物激素对于理解植物生长动态、它们如何对环境做出反应，以及帮助确定未来提高粮食安全的目标至关重要，”第一作者安娜丽莎·里扎博士说
“已知遗传算法可以调节细胞增殖和细胞扩张，以提高生长根的速度，但我们还没有完全了解是如何做到的
我们之前已经观察到从根尖到根伸长区有一个明显的纵向遗传梯度，它与模式植物拟南芥的翼根细胞大小相关
我们还观察到了外源性遗传物质产生的梯度，在更大的细胞中遗传物质积累更快，但我们不知道这些模式是如何产生的
" 为了帮助找到答案，研究人员将数学模型和实验观察结合起来，深入细胞，看看是什么生物化学和/或运输活动造成的
细胞通透性差异时间推移电影摘要:阐明了细胞通透性差异是产生外源性遗传算法生成梯度的关键
技术细节:这个时间过程显示了用神经生长因子处理过的根在标准的培养基中生长
7)然后低酸碱度(pH 4
5)
在pH 5时
7(视频的8s)外源GA4在伸长区积累更快，但在低酸碱度(pH 4
5)(视频的16s)外源GA4的快速和强积累也发生在分生区，这表明分生区质外体pH的升高限制了外源GA4的积累
学分:诺丁汉大学 诺丁汉大学的数学家
利亚·班德和马库斯·欧文教授开发了一个计算模型来模拟植物根部的激素遗传动态，这使他们能够测试不同的过程如何对遗传梯度做出贡献
他们将计算机模拟的结果与琼斯研究小组开发的遗传算法生物传感器的实验观察结果进行了比较
“考虑了各种情况后，我们发现模型预测只能与镓生物传感器数据一致，前提是延伸区细胞具有高的镓合成和增加的渗透性，”Dr
乐队
下一步是通过实验来检验这些预测
利用赤霉素生物传感器，研究小组检查了参与赤霉素生物合成的关键步骤，并确定了与参与赤霉素生物合成的酶相关的关键限速步骤，细胞膜的不同渗透性也在产生赤霉素梯度中起着关键作用
他们表明，根中的每个区域都有不同的重要调控步骤组合，这是研究人员以前无法获得的信息水平
更令人惊讶的是，通常被认为是速率限制的一个重要步骤对于设置根遗传算法梯度的位置和斜率是最不重要的
除了遗传算法的局部合成，遗传算法在细胞间移动的能力也被认为是一个重要因素
研究小组观察了细胞膜对赤霉素的渗透性，发现细胞渗透性的差异有助于产生外源赤霉素产生的梯度
“微量的这些化学激素可以重新编程植物细胞，并完全改变其生长和生理
哪些植物细胞产生这些化学物质？这些化学激素去哪里，什么时候去？这些是我们试图回答的核心问题
琼斯
“这些发现有助于解释哪些成分对植物如何控制一种可移动激素的分布起着重要作用
这涉及到多种因素——制造更多遗传物质、将遗传物质带走以及将遗传物质运出和运入细胞的过程都发挥了作用
这些可以成为工程细微变化的目标
绿色革命是伟大的，但也有负面的副作用，可以通过未来更精细的尺度扰动来消除
“对赤霉素分布与根生长的关系以及如何控制这些梯度的详细了解，为我们理解激素分布如何影响植物生长提供了一个有价值的模型
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
