Science新研究揭示了植物如何长得更厚，而不仅仅是更高

生物学家利用计算机模型揭示了植物是如何随着时间的推移而变厚的，他们发现了细胞是如何被激活来产生木材组织的。了解这种生长背后的遗传和分子信号，他们希望推进林业实践和树木的二氧化碳储存。包括乌得勒支大学的Kirsten ten Tusscher在内的研究人员在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。

　　

大多数关于植物干细胞的研究都集中在根尖和芽尖上，那里的生长发生在高度上。但Ten Tusscher解释说，厚度的增长同样重要。“植物不可能无限长高。它们还需要增加厚度，否则它们就会倒下，”她说。随着时间的推移，厚度的增长使老树明显更厚、更健壮。这种生长对结构强度至关重要，尤其是树木。

植物形成层中的干细胞控制这种宽度的增长，产生木材来支持植物的结构。然而，直到现在，究竟是哪些基因使这些形成层干细胞变得活跃，以及这是如何被控制的仍然不清楚。

基本的见解

生物学家Kirsten Ten Tusscher和她的团队开发了一个计算机模型，该模型在这项国际研究中发挥了核心作用，该研究汇集了来自乌得勒支大学、赫尔辛基大学、杜伦大学和加州大学的科学家。她的计算机模型提供了基本的见解，支持其他团队成员的实验室结果，并提供了重要的预测。

计算机模型模拟木材的形成

Ten Tusscher的模型探索了在植物发育过程中特定基因如何“开启”形成层干细胞，从而允许木材形成。虽然以前已经研究过身高增长的基因，但这是第一个研究控制厚度增长的基因以及决定这些基因在哪里开启的模型。

从模型的输出中，Ten Tusscher的团队发现，厚度的增长是由形成层内特定化学信号的重叠梯度控制的。这些梯度相交形成一个精确的区域，干细胞在这里“开启”，引导它们产生木材组织。这种相互作用确保了木材的形成在植物的整个生命周期中稳定发生，提供了支持高度增长所需的结构强度和稳定性。

模式植物

这个计算机模型围绕着小型植物拟南芥展开，世界范围内的生物学家对拟南芥进行了广泛的研究，以获得有关植物生长的一般知识。该模型显示了形成层干细胞是如何被激活和维持的，从而使植物在整个生命周期中厚度持续增长。

改善林业和CO₂存储

理解厚度增长不仅是一个科学里程碑；它可能会在林业和气候行动中得到实际应用。Ten Tusscher说，深入了解植物生长对林业尤其重要，特别是在芬兰，森林在该国经济中发挥着重要作用。

Ten Tusscher说：“如果你完全了解植物的生长，并开发出一种厚度增长速度提高一倍的树木，这对更可持续的木材工业来说是一个很大的好处。”“这也有利于气候努力，因为生长更快的树木可以储存更多的二氧化碳。也许，它甚至可以帮助研究人员调整作物的厚度增长，以提高农业产量。”