华人生物学家破译植物的激素秘密（图）

　　

生物通报道：自从达尔文和他的儿子弗朗西斯（Francis）指出切掉顶端的植物不能向光生长，研究人员已经知道植物以某种方式控制它们自己的生长。二十世纪20年代发现了由生长素控制的生长机制。现在，一项新的研究确定出了一组决定这些激素释放的确切位置和时间的基因。这些新发现将帮助育种专家更精确地控制作物的尺寸和特征。

这种新确定的机制包括了一个由11个基因构成的基因家族——YUCCA家族，简写YUC。2001年，研究人员证明过度表达YUC基因的植物比正常植物要高——与过度制造生长素的植株类似。

为了进行研究，由加州大学圣地亚哥分校的华人植物学家赵云德（Yunde Zhao）和同事发明了一种可视化YUC基因表达德方法。研究组对模式植物拟南芥进行遗传改造，以使其组织在YUC基因被活化时呈现蓝色。他们发现在植物的生长部位如花蕾和嫩叶出现颜色，而在成熟的植株部位则见不到。

而且，通过敲除一些YUC基因，研究组证实这些基因在制造生长素的过程中起到直接作用。不同的敲除组合导致生殖器官、花序和管道系统的缺陷——与缺少生长素导致的缺陷相同。接着，研究人员让植物表达生长素基因：在这种激素的存在下，继代植物开始正常生长。研究组将这些发现发表在冷泉港实验室主办的《基因和发育》杂志上。

赵博士表示，只想研究将会对科学和工业产生深远影响。如果研究人员能够利用一个植物的基因来操纵植物的生长，那么人们就能加工出具有更强大的脉管组织的植物以产生更多的生物量，而不需要增加外来的生长素。由于生长素还能控制种子的形成，因此对YUC基因进行操作可能是产生新型无核水果的一种好方法。纽约大学的生物学家Ottoline Leyser教授评价说，这项研究是了解与植物生长有关的机制的重要一步。（生物通记者杨遥）

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自从达尔文和他的儿子弗朗西斯发现被削去尖端的植物不会朝着阳光的方向生长后，科学家已经知道植物以某种方式控制着它们自身的生长。这一机制在20世纪20年代被发现，并最终表明是一种叫做生长素的植物激素在起控制作用。而现在，一项最新的研究表明，有一类基因对这些植物激素在什么部位和什么时间释放起着决定性作用。这一新的认识将有助种植者更精确地控制植物的大小和特性。  

        据美国《科学》杂志在线报道，这一最新确定的机制包括一类名为YUC的11种基因。在2001年，研究人员发现YUC基因过度表达的植株比一般的植株更高，就像这些植株产生了过量的生长素一样，但这仍未确切表明YUC基因究竟做了什么。  

        为了弄清这一问题，美国加州大学圣地亚哥分校的植物生物学家赵云德和他的同事利用一种方法来研究YUC基因的表达。该研究小组将拟南芥的基因进行了改造，只要是YUC基因起作用，拟南芥的某些组织就会变成蓝色。研究人员发现，蓝色出现在植物生长的任何地方，比如花蕾和嫩叶，但是在成熟的植物中几乎看不到。  

        此外，研究人员通过使一些YUC基因丧失能力发现它们对生长素的制造起着直接的作用。不同的失效基因组合导致植物再生的器官、花的结构以及维管系统产生缺陷，缺陷的种类是由于不同生长素的缺乏导致的。为了确认该判断，研究人员又对植株进行了修改，使生长素基因得到表达，发现在植物激素存在的情况下，植株的后代开始正常地生长。该研究小组的成果发表在最新一期的《基因和发育》上。  

        赵云德相信该项研究将会在科学和工业上有深远的应用。他表示，如果研究人员能够利用基因来操纵植物的生长，“我们将可以设计开发出具有更强大的维管组织的植株并会有更大的产量”，而不必依赖外部生长素的增加。同时，由于生长素也可以控制种子的形成，操控YUC基因也许会是生产无籽果实新品种的好方法。英国约克大学的生物学家Ottoline  Leyser也表示，该项研究是理解植物生长有关机制的重要一步。（科学时报）