剑桥大学 信用:CC0公共领域 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——包括植物和动物在内的所有多细胞生物，都是从一个分裂数十亿次的单一细胞发展成一个复杂的生物
植物中未分化的干细胞作为新细胞的储库发挥作用，植物可以从中生长和发育出专门的组织
新的茎、新的叶、新的根和新的花都起源于被称为顶端分生组织的生长区域中的干细胞小簇
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，从而构建了植物的结构
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
在2021年2月25日星期四发表在《科学》杂志上的一篇论文中，剑桥大学塞恩斯伯里实验室和加州理工学院的团队首次发现了细胞分裂素是如何激活植物干细胞分裂的
利用拟南芥——通常在植物科学研究中用作模式植物的芥菜家族成员——他们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运输，在细胞核中激活关键细胞周期基因的表达
医生
该论文的主要作者杨维兵现在是植物和微生物科学卓越中心的组长，他说:“理解干细胞自我更新是如何被控制的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——它通过将蛋白质穿梭到细胞核中来激活参与有丝分裂的基因
" 在有丝分裂细胞分裂(有丝分裂)中，染色体复制，然后被等分成两个子细胞
“利用活体植物的延时共聚焦显微镜，我们能够捕捉到蛋白质的细胞动力学，这些蛋白质被发现对引发有丝分裂很重要，”Dr
雷蒙德·威格特曼，塞恩斯伯里实验室成像核心设备经理
“对单个细胞的时间推移观察揭示了MYB3R4蛋白位置的快速变化，”Dr
杨解释道
“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在细胞核中快速积累，然后在细胞分裂完成时，蛋白质被输出回到细胞质中
40多年来，人们已经知道植物内源细胞分裂素水平在细胞周期中波动，并在G2/M期达到峰值
我们现在证明细胞分裂素峰值的直接反应是MYB3R4核运输
" 进一步的实验表明，细胞分裂素起着“分子开关”的作用，触发正反馈回路——它促进MYB3R4的核定位，激活导入蛋白基因IMPAC 3和IMPAC 6的转录，进而促进MYB3R4的核导入
亨里克·约翰松教授说:“通过数学建模，我们证明了这种正反馈可以使MYB3R4核交易变得更快更强。”
“我们的发现可能有实际应用，”博士说
杨补充说，“通过突变核输出信号，我们能够设计出一个组成性的核定位MYB3R4蛋白，并发现它可以极大地促进干细胞增殖和分生组织生长，部分模仿细胞分裂素处理的效果
" “茎分生组织中细胞分裂素的增加是根部氮营养增加的结果之一
教授和霍华德·休斯医学研究所研究员埃利奥特·梅耶罗维茨说:“能够增加分生组织中细胞分裂素的细胞分裂反应，可能会提供一种让植物生长得像受精一样好的方法，即使土壤中的氮水平不是最佳的。”
通过加深对植物细胞在生长过程中如何分裂的理解，像这项研究这样的基础植物科学可以帮助确定促进植物生长的新方法，并为未来影响植物健康和农业产量的工作奠定基础
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