研究确定了制造植物干细胞的基因,揭示了牛排番茄的起源

   日期:2019-01-11     浏览:33    评论:0    
核心提示:冷泉港实验室(CSHL)的一组科学家发现了一组控制番茄干细胞生产的基因。这些基因的突变解释了猛犸牛排番茄的起源。更重要的是,这

冷泉港实验室(CSHL)的一组科学家发现了一组控制番茄干细胞生产的基因。这些基因的突变解释了猛犸牛排番茄的起源。更重要的是,这项研究揭示了育种者如何在任何可能结果的作物上微调果实的大小。这项研究发表在《自然遗传学》的网站上。

在最初的野生状态下,番茄可以结出浆果大小的果实。然而,在16世纪早期征服者赫尔南·科尔特斯从墨西哥带到欧洲的首批西红柿中,有一种巨大的牛排。这种水果的重量通常超过一磅,长期以来人们一直认为这是一种反常的自然现象,但直到现在我们才知道它是如何形成的。
CSHL的副教授Zachary Lippman和他的同事们证明,牛排番茄的秘密与这种植物的生长顶端,也就是分生组织中的干细胞数量有关。具体来说,研究小组将干细胞的异常增殖追溯到几百年前自然发生的一种突变,这种突变发生在一个名为CLAVATA3的基因上。栽培者对这种罕见突变的选择是我们今天吃牛排西红柿的原因。
在植物中,像动物一样,干细胞产生了由所有组织和器官组成的特殊细胞类型的多样性。但是太多的干细胞会成为一个问题。在人体内,太多的干细胞会导致癌症。同样地,当干细胞在植物体内不受控制地生长时,生长就会变得不平衡和不规则,威胁到生存。
植物干细胞生产的精细平衡是由具有相反活动的基因控制的。具体来说,一种被称为WUSCHEL的基因促进了干细胞的形成,而CLAVATA基因抑制了干细胞的产生。CLAVATA家族的几个基因编码位于植物细胞表面的受体蛋白质(相当于锁),以及一系列停靠在这些受体上的蛋白质(相当于钥匙)。当一个CLAVATA键被制作好并放入CLAVATA锁中时,一个信号被发送到单元中,告诉WUSCHEL慢下来。关键是,这可以防止WUSCHEL产生过多的干细胞。
研究小组确定了制造植物干细胞的基因,揭示了牛排番茄的起源
巨型beeksteak西红柿最早是在16世纪初由征服者Cortez带到欧洲的。这是一幅手工着色的木版插图,出自法兰克福的约阿希姆·卡迈尔留斯(Joachim Camerarius)编辑的1590年版《马蒂奥里关于迪奥斯科里德斯的评论》(Mattioli 1590)德语版。图片来源:经自然历史博物馆植物学图书馆许可复制。
因此,当CLAVATA基因发生突变时,这种植物在分生组织中产生了太多的干细胞就不足为奇了。然而,在最新报道的实验中,李普曼的研究小组检测了此前从未研究过的突变番茄植株,其中三株含有编码酶的缺陷基因,这种酶可以向蛋白质中添加糖分子。这个发现和植物干细胞有什么关系?Lippman的实验表明,这种酶,称为阿拉伯肌基转移酶(ATs),会在CLAVATA键之一的clavata3上添加一种叫做阿拉伯糖的糖分子。值得注意的是,这些糖是钥匙锁住锁链所必需的。


研究小组的重要发现是:改变附着在CLAVATA3键上的糖的数量可以改变干细胞的数量。三种糖是正常的,并产生正常的生长。但是,当CLAVATA3钥匙上的一个或多个糖丢失时,钥匙就不再适合锁了。因此,WUSCHEL会发送信号来制造新的干细胞,但是这个信号并不伴随着“停止”信号。生长异常;这种植物的果实变得极端

 
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