控制植物气孔细胞生长的基因被识别

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    [生物通讯]俄亥俄州立大学的研究人员发现了控制植物叶子气孔细胞分布的基因，气孔是所有植物能否健康生长的关键。 

    这一发现不仅对于提高重要作物植物的产量很有意义，而且可能为我们提供一条研究人类胚胎干细胞的新途径。

    这项研究发表在5月31日的《科学》杂志上。研究将模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana )中的TMM基因与植物叶表面气孔细胞的形成与分布联系起来。

    拟南芥对于植物学家而言其重要性就相当于果蝇对于动物遗传学家的重要性，它是科学研究中最重要、也是研究最透彻的模型之一。虽然这种普通的南芥植物经济价值很小，但它广泛用于植物生长控制的研究中。

    俄亥俄州立大学的植物学教授Fred Sack与博士后研究人员Jeanette Nadeau用了两年的时间研究TMM基因如何改变叶表面气孔细胞的数目和排列情况。现在，他们发现，TMM是第二个与植物气孔发育有关的基因。

    Sack解释说，TMM类的基因也存在于水稻等作物植物中，如果TMM在作物植物中的功能与在拟南芥中的一样，那么它将是作物生长的一个关键调控因子。

    气孔细胞在叶表面形成下陷的小孔，它们 的开关控制着光合作用所需的气体进入叶子。

    正常情况下，拟南芥表皮能够进行自我更新并分化形成不同类型细胞的干细胞会不对称地分裂成一大一小两个子细胞，较小的一个子细胞最终形成气孔。细胞间的信号传导通知小子细胞远离现有的气孔位点，已确保气孔能够在叶表面均匀分布。

    但Sack和Nadeau发现当TMM基因突变时，气孔的布局规划就会失败。气孔细胞的数目开始增多，不再均匀分布而是簇集到一起（TMM为英文“Too Many Mouths”的缩写）。

    这表明TMM蛋白可能是用于接受指引其细胞不对称分裂的信号，Sack推测。“TMM蛋白存在于一组干细胞及其后代中，显然，它控制着植物叶子发育过程中哪些细胞分裂。”

    Sack还表示，产生气孔细胞的发育通路也控制着大多数叶片细胞的形成。这是植物调节其在特定环境中所需的气孔数量的方法。

    该研究除了对于提高作物植物的产量具有重要意义外，还有着其它用途。

    细胞不对称分裂在动物科学研究中是一个大难关，而对于植物研究却轻而易举。“现在，我们发现一个控制某种类型细胞不对称分裂的基因。”

    Sack还表示，当前，干细胞研究是一个热门研究领域，大多数人忽略了植物也有干细胞，而植物干细胞确实符合所有干细胞的特点。

    他认为，他的研究提出了植物干细胞对于动物干细胞研究有何应用价值的问题。

生物通摘译自BIO.COM