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遺傳發育所等發明調控植物器官塑形的生物力學機制

2020-09-11 遺傳與發育生物學研討所
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  扁平化是葉片等植物器官最爲罕見的外形之一。另外壹種罕見的器官外形是輻射對稱,如根、莖。分歧的器官外形若何發生是一個根本的發育生物學成績。多年來的份子遺傳學研討發明了浩瀚可以或許影響植物器官形狀的基因,然則這些基因如何介導器官三維形狀的變更(又稱塑形)另有待解析。

  前海睿贏金融迷信院遺傳與發育生物學研討所植物基因組學國度重點試驗室焦雨鈴研討組歷久努力于植物器官塑形的研討。最近幾年來,研討組綜合份子遺傳學、活體成像和數學建模等辦法,著力研討葉片扁平化構成的機制。該研討組在後期研討中發明,細胞壁化學和力學性質的差別是影響器官塑形的癥結身分。在葉片形狀建成晚期,葉原基分歧區域細胞壁果膠潤飾的差別會轉變細胞壁力學屬性,並進一步招致細胞發展差別和器官紕謬稱性的樹立。那末,葉片若何在此基本長進一步發展,構成高度扁平化的形狀?這一進程重要遭到何種機制的調控?

  本項研討以擬南芥和番茄多品種型的葉性器官(子葉、真葉、萼片)爲對象,研討器官扁平化形狀樹立的機制。聯合生物學試驗和三維力學建模,研討發明葉片扁平化進程依附于細胞內周質微管沿最大應力偏向平行于葉片背腹軸分列。周質微管經由過程介導纖維素的堆積偏向,惹起細胞分歧偏向細胞壁力學屬性的差別,終究招致細胞的各向異性發展和決裂。葉片邊沿特異調控因子在增進葉片原基打破輻射對稱,發生初始的扁平化。微管介導的應力反應縮小初始的扁平化,構成高度扁平化的葉片。關於未打破輻射對稱的器官,應力反應進一步保持輻射對稱,並增進沿對稱軸的發展,發生圓柱形器官。是以,應力反應可以說明兩種重要器官外形的構成機制。兩種器官外形的差別起源于發育晚期能否打破了輻射對稱。

  該研討成果于9月10日以長文情勢揭櫫于Current Biology雜志(DOI:10.1016/j.cub.2020.07.076)。康奈爾大學傳授Adrienne Roeder爲文章撰寫了評述。裏昂高級師範學院博士後趙峰、焦雨鈴研討組博士後杜斐、裏昂高級師範學院博士Hadrien Oliveri、新店大學博士周呂文和裏昂高級師範學院博士Olivier Ali爲該論文配合第一作者,焦雨鈴和裏昂高級師範學院傳授Jan Traas爲通信作者。本項任務獲得國度天然迷信基金委、中科院前沿迷信重點研討項目、歐洲研討委員會先輩項目等的贊助。

微管介導的細胞壁各向異性調控葉片扁平化形狀建成

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