研究揭示了干细胞增殖可能有一天提高作物产量

 行业动态     |      2020-09-17 08:15

普渡大学的一项研究发现了导致植物中干细胞形成和维持的机制。
这项发现可能有一天使科学家能够操纵干细胞的生产,以增加可用于玉米和大豆等PCR植物中的生物燃料或谷物产量的生物量。在今天发表在《科学》杂志上的发现中,植物学和植物病理学系和普渡大学植物生物学中心的助理教授,来自普渡大学和加州理工学院的合著者周云描述了植物如何建立一个干细胞在一个分生组织中与其分化的细胞分开,而在分生组织基底侧的子细胞则保留了干细胞。

未分化的干细胞位于分生组织中,即植物芽和根的顶端或尖端。它们充当支持植物生长的空白细胞库,并产生不同的器官,例如叶子或花朵。Zhou正在研究植物启动干细胞生产并保持干细胞活化的方式。

周说:“这些干细胞不断分裂,其子代细胞最终将分化。但是,保持这些干细胞的产量对植物生长至关重要。” “如果我们能够了解分生组织发育的机制,我们就有可能创造出一种新的生物学工具来优化农作物的生长。”

Zhou及其同事表明,此过程受HAIRY MERISTEM(HAM)和WUSCHEL(WUS)基因控制。在干细胞中,WUS激活CLAVATA3基因。在基础分化的细胞中,HAM和WUS共同抑制CLAVATA3,从而形成干细胞。HAM的浓度梯度也是极化的关键,极化是干细胞和基底分化细胞之间的初始分裂。

“这种平衡很重要。我们发现,如果改变HAM的浓度梯度,整个分生组织的身份就会改变,活性会降低,” Zhou说。“变化可以使干细胞保持未分化状态。”

该团队对该项目的假设是建立在一个3-D计算模型上的,该模型模拟了控制干细胞身份的分生组织中的基因表达模式。通过在模型植物拟南芥上的实验证实了这一假设。

Zhou及其同事将继续改进其模型,以定量预测响应基因表达变化的干细胞活性。这些知识将有助于开发控制干细胞以改善作物生长和产量的方法。