植物為何會向上生長？它們有方向感嗎？

知道哪里標的目的上，哪里標的目的下對所有生物來說都很是主要。扎根于地下而讓花朵盛開在風中的植物一旦將這種極化弄錯，就會導致一系列問題。植物整個組織的極化依靠于每一個細胞的極化，然而細胞割裂會打亂極化過程。此前，科學家們一向不知道植物是若何恢復極性的。近日，來自奧地利科學手藝研究所（IST Austira）的研究者解開了這一謎題的一部門：他們發現，植物細胞從母細胞那邊擔當了有關哪里標的目的上和哪里標的目的下的信息。這項由IST Austria的Jií Friml傳授、第一作者Matou Glanc等合作完當作的研究于12月3日頒發在《天然·植物學》雜志上。

發展素的定標的目的轉運會在植物體內引起極化，但這種轉運又依靠于PIN發展素轉運體在每個細胞內的極性分布。這意味著每一個細胞都必需是極性組織的，如許植物才能區分上下。然而，細胞割裂帶來了一個挑戰：在每一次割裂中，極性膜卵白（如PIN發展素轉運卵白）會被重定標的目的到兩個新形當作的膜上。是以，此中一個子細胞內的PIN發展素轉運體的極性會丟掉。在這項新研究中，研究人員在一種新的轉基因擬南芥株系的細胞割裂過程中跟蹤了熒光PIN發展素轉運卵白，及時不雅察了PIN卵白的轉變及其在細胞割裂過程中的極性。

成果出乎料想，論文的第一作者 Matou Glanc說：“我們原本認為，細胞需要與相鄰細胞進行交流，才能準確地重建極性。是以我們起首尋找了細胞之間的旌旗燈號，卻沒有找到如許的工具。與此相反，我們發現極性是由母細胞傳遞的。”Glanc彌補說：“今朝還不清晰母細胞是若何‘告訴’它們的子細胞上下位置的——我們仍在盡力理解這一點。”

研究人員還發現，內吞感化（從細胞概況去除卵白質的過程）對這種極性的重建至關主要。科學家以前認為，割裂后的PIN發展素轉運卵白在“錯誤”的細胞端被內吞感化移除，并被轉運到準確的細胞端。在本項研究中，研究人員發現，錯誤放置的轉運體不是被轉運，而是被內吞和粉碎失落了。新的PIN轉運卵白被制造并插入細胞膜的準確一側。

一組激酶——PINOID及其同源體WAG1和WAG2對決議PIN轉運體的極性也至關主要，它們可以經由過程磷酸化化學反映潤色PIN轉運體。這三種激酶都不復興感化的植物在細胞割裂后無法從頭成立極性。在這些突變體中，我們可以看到當植物極性錯了時會發生什么：根不是順著重力標的目的下長到泥土里，而是上下升沉并轉標的目的。

“盡管這項研究為理解植物若何重建南北極關系供給了一些關頭的謎底，但還有更多的問題有待解決。”Glanc說，“我們已經確定內吞和磷酸化是極性形當作的關頭步調，并且我們已經證實子細胞的極性是遺傳自母細胞的。可是我們仍然需要找到遺傳信息的素質。這是細胞所固有的，但涉及到什么卵白質、脂質或糖還有待不雅察。”

編譯：Max

審稿：阿淼

責編：南熙