陷入循环-一个关于植物如何丢弃多余行李的故事

植物的器官脱落,如叶、花或果实,以响应环境刺激或发育时间。例如,当树木感觉到冬天来临时,它们会在秋天落叶。由于干旱或昆虫取食,植物全年也会落叶。植物发育也会触发果实成熟后脱落,花朵受精后花瓣脱落。

Fig1-Patharkar

调节植物脱落部分的分子正反馈回路示意图。黄色箭头表示分离区位置。注意花瓣脱落时脱落受体HAESA是如何积累的(绿色荧光显示)。

脱落,科学上称为脱落,发生在称为脱落区的特殊细胞层。脱落带就像植物的分子剪刀。一旦植物决定脱落自己的一部分,大量的基因表达变化发生在脱落区迅速使细胞分离在脱落区。已经建立了一种分子途径,其中配体和受体触发有丝分裂原激活的蛋白激酶(MAPK)级联,进而激活脱落。虽然MAPK级联具有放大输入信号的能力,但其机制并不能解释脱落受体HAESA的表达如何在脱落发生时增加27倍,并且只能部分解释一旦脱落区被激活,数千个其他基因如何被激活。

我们发现AGAMOUS-like 15 (AGL15)蛋白调控HAESA.AGL15持有HAESA处于不活动状态。然后,一旦决定脱落,MAPK级联使AGL15失活,解除抑制HAESA和其他脱落基因,从而使它们得以表达。这一发现表明,与线性途径相比,分离信号通路更适合被定义为一个正反馈回路。在这张修改后的图中,脱落受体的激活触发脱落基因的激活,并增加脱落受体的产生,从而导致脱落基因激活和脱落受体激活的增强,等等。

分离研究的长期目标是提高作物产量和提高作物产量。官方manbetx手机版通过化学方法操纵果实脱落,作物产量已经有所提高。例如,苹果园和柑橘果园向树上喷洒化学物质,防止成熟的果实自然脱落。防止收获前水果掉落允许机械收割机收集水果,否则会在机械收集之前掉到地上。未来的工作可能还会看到大豆植物不会在最轻微的干旱迹象下掉落所有的花朵,从而在收获时获得更多的种子荚。

拉胡尔·帕塔卡尔约翰·c·沃克
密苏里大学,哥伦比亚,密苏里,美国

出版

花器官脱落是由一个正反馈回路调节的。
Patharkar OR, Walker JC
中国科学院学报,2015年3月3日

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