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本報記者 王延斌 通 訊 員 郭翠華
植物的根越多、越長，吸收水分和養(yǎng)分就越多，但究竟是誰在左右植物的根系生長？近日，山東農(nóng)業(yè)大學李廈教授團隊在生物學領域國際頂級刊物《植物細胞》發(fā)表封面文章，揭示植物根尖分生區(qū)發(fā)育過程中PLT1的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制，為深入解析植物核轉(zhuǎn)運蛋白參與的信號途徑提供了新線索。
根系長短影響著植物與周圍環(huán)境的接觸面積。一般根越多、越長，則吸收的水分和養(yǎng)分就越多，植物就會長得更好一些。植物根的生長具有極強的可調(diào)控性，其生長主要依賴于根尖。根尖分成根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)和成熟區(qū)，其中伸長區(qū)是根生長最快的部位，而伸長區(qū)的細胞來自分生區(qū)，也就是根尖分生區(qū)干細胞通過不斷分裂分化來保證根的持續(xù)生長。
已有研究表明，轉(zhuǎn)錄因子（轉(zhuǎn)錄因子是細胞的蛋白質(zhì)哨兵,它決定了DNA中眾多基因中的某些特定基因表達）PLT1對根尖分生區(qū)干細胞分裂分化起到了關鍵作用。在根尖的不同部位，存在不同濃度梯度的PLT1。高濃度的PLT1抑制細胞分裂，維持根端干細胞的穩(wěn)態(tài)；分生區(qū)中間濃度的PLT1促進細胞分裂；低濃度的PLT1促進細胞分化。但對于植物根尖不同區(qū)域建立和維持穩(wěn)定的PLT1濃度機制并不清楚。
李廈團隊對根尖分生區(qū)干細胞分裂分化機制研究時，發(fā)現(xiàn)了一個新的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，將其命名為JANUS。他們的研究結(jié)果表明，JANUS可以吸引根尖分生區(qū)干細胞中的核糖核酸聚合酶II（RNA聚合酶II）結(jié)合到PLT1基因啟動子上，促進PLT1基因從脫氧核糖核酸（DNA）上合成信使核糖核酸（mRNA），也就是PLT1通過基因轉(zhuǎn)錄過程，最終可影響根尖區(qū)不同區(qū)域的PLT1的蛋白濃度。
通過互作蛋白篩選及結(jié)構(gòu)域分析，該團隊還發(fā)現(xiàn)生長調(diào)控因子（GIFs）可以通過與根尖分生區(qū)干細胞中的RNA聚合酶II競爭結(jié)合，以削弱JANUS對PLT1基因轉(zhuǎn)錄的促進作用，從而抑制PLT1基因轉(zhuǎn)錄。而JANUS和GIFs這兩種調(diào)控因子對根尖分生區(qū)干細胞PLT1基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控，都依賴于核轉(zhuǎn)運蛋白IMB4（可以識別需要進入細胞核的蛋白，將其運進核內(nèi)）。
該研究成果揭示了調(diào)控植物根尖分生區(qū)細胞中關鍵基因PLT1的調(diào)控因子和作用機制，為研究人員進一步了解根的生長調(diào)控機制提供重要線索，也可以為培育節(jié)水節(jié)肥農(nóng)作物品種提供分子水平的依據(jù)。
本文來自：科技日報
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