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确定用于植物生长的可能的开/关开关

时间：2022-03-25 13:25:06 来源：

（单击图像可查看全图。）这些是用红色染料染色的拟南芥根尖细胞。右图显示了抑制IRK时细胞清除率增加。

加州大学里弗赛德分校的新研究发现了一种控制植物生长的蛋白质，这是一个时代的好消息，在这个时代农作物会因气候变化而遭受压榨。

研究人员在寻找有关植物细胞形成或扩张的线索时发现了IRK蛋白。他们在与芥末有关的植物的根细胞中发现了IRK。

UCR植物科学助理教授Jaimie Van Norman说：“当这种蛋白质存在时，根部会感知到一个信号，告诉细胞不要去皮。”“如果我们能够让植物忽略那些信号，那么我们可能能够使它在原本不可能的条件下生长。”

该小组有关IRK的工作最近发表在Developmental Cell上。研究表明，关闭产生IRK的基因会导致植物根细胞结皮的次数增加。额外的细胞可以导致更大的根，甚至可能导致更擅长从土壤吸收养分并长大的植物。

在某些情况下，农民也想限制植物的生长。例如，保持杂草较小，或尝试暂停作物生长直至暴风雨过后。IRK可以帮助实现这两个目标。

范·诺曼说：“这一发现为我们提供了另一种控制增长的方式。”“了解植物本身如何停止增长也可以使我们加速增长。”

到目前为止，范·诺曼（Van Norman）的研究小组仅测试了芥菜亲戚拟南芥（Arabidopsis）中关闭IRK基因的作用。但是，范·诺曼（Van Norman）说，在其他农作物中也发现了IRK蛋白。

IRK蛋白（绿色标记）位于植物根细胞的一侧。

这项研究不仅因其对作物和粮食安全的潜在影响而著称，而且还因为历史上对根的研究少于植物的地上部分。范诺曼说，这可能是由于根系相对难以接近。

但是，根部对于植物的生存以及地上植物器官（如叶花和果实）的生产至关重要。因此，了解它们的功能和发育对于提高作物生产力至关重要。

先前的研究已经检查了植物从上到下，从茎到芽，反之亦然的细胞之间传递的信号的作用。这项研究表明，整个根细胞之间的交流也很重要。

范·诺曼说：“长期以来一直存在这样一种假设，即细胞之间的这种水平沟通很重要，这项工作提供了新的证据。”

接下来，范·诺曼（Van Norman）希望了解更大的根部能否更好地抵抗压力。作物面临的最大挑战包括干旱和土壤中的高盐度。

盐从自然和人为来源在土壤中积累，例如肥料和灌溉水中的盐分。如果在土壤表层附近积聚了太多的盐，它会阻止植物生长的重要过程，甚至导致农作物完全歉收。

由于缺乏足够的谨慎并且没有精确的盐度测量，农民传统上过度灌溉田地以将盐分送入土壤深度较低的土壤，这些土壤对农作物的危害较小。然而，随着水的数量和质量都变得越来越稀少，这种做法正在受到审查。

范·诺曼说：“可能是这样的，通过了解当产生IRK的基因关闭时会发生什么，我们可以使根的生长对土壤状况变得不那么敏感，而土壤状况对粮食安全构成威胁。”

参考：Roya Campos，Jason Goff，Cecilia Rodriguez-Furlan和Jaimie M. Van Norman撰写的“拟南芥受体激酶IRK被极化并抑制根中的特定细胞分裂”，2019年12月26日，发育细胞。DOI：
10.1016 / j.devcel.2019.12.001


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