《科学》植物学最新发现：根如何找路

　　

生物通报道：来自英国Norwich的John Innes中心的研究人员发现了植物根如何找到它们的路线、在土壤中穿越障碍生长。这项发表在《科学》杂志上的研究还解释了发芽的苗木如何穿透土壤而不会将自己挤出去。

 

研究人员指出，这个问题的关键就在植物根上的绒毛“外套”上。他们确定出一种能够使这些毛找到它们前进道路并在路径明确时伸长的生长控制机制。

 

根毛用类似人在黑暗中摸索走路类似的方法探测土壤。如果它们遇到了一个障碍，它们就能摸索着走，直至它们能够在一个开阔的空间继续生长。与此同时，在根毛抓住土壤的时候，植物能够稳固在一个地方。

 

这种能力受到一种“自我增强循环”（self-reinforcing cycle）的控制。根毛顶部上的一种叫做RHD2的蛋白质能够产生刺激土壤钙吸收的自由基。然后，钙离子刺激RHD2的活性，进而产生更多的自由基、进一步吸收钙。当一个障碍物阻碍了根毛的路，这个循环就被中断，并且在另外的位置和方向开始生长。

 

这个特殊的系统使植物具有了探测一个复杂环境并生长的弹性。这些发现还解释了幼苗如何能够在被定植时快速生长。

 

在贫瘠的土壤中，植物能够通过产生更多的根毛来适应。对这种适应性了解的越清楚，将使研究人员能够创造出能够在不适宜的环境中生长。（生物通雪花）

 

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发现“怪辟”节欲植物基因

 

美国加州大学圣地亚哥分校的生物学家在植物中发现了一种异乎寻常的基因。当这个基因的突变同时存在于雌性和雄性生殖细胞中时，就会干扰授精过程。这项研究的结果发表在最新一期的《现代生物学》杂志上。他们发现由于该基因的独特性质，使植物因双方“一致”的突变而达到“节欲”的作用。

 

研究人员解释说，虽然人们对植物中抑制受精过程的突变已经有所了解，但是通常这些突变都是由于雌性生殖细胞中一种突变或雄性生殖细胞中的一种突变所导致的。

 

但是，这种被命名为“双方一致节欲”的基因中，在仅雌性携带这种突变时仍然能够正常进行受精，而当只有雄性携带这种突变时也一样能够进行正常的受精。但是，当雌雄生殖细胞双方同时携带这种基因时，受精过程被完全阻断。

 

研究人员表示，这个控制植物受精的新基因的发现可能对植物育种专家和保育专家具有重要应用价值。

 

在研究这种突变为何会导致受精的中断时，研究人员在模式植物拟南芥中发现，在植物受精过程中，当花粉管接近雌性卵细胞时，花粉管不会破裂。因此，在突变植物中，精细胞不能从花粉管中突围出来到达卵细胞。

 

这种怪辟的“双方一致节欲”基因是目前确定出的第一个同时对植物雄性和雌性生殖细胞起到关键作用的基因，它对精子细胞相卵细胞传递至关重要。

 

研究人员发现，这种基因负责编码一种叫做peroxin的蛋白质，这种蛋白质能靶向细胞内的过氧物酶体的细胞器。在细胞中，过氧物酶体（peroxisomes，生物通注）的主要功能是代谢脂肪酸，保护细胞不受有毒自由基的侵害，并且能够产生出各种信号分子。

 

该研究组的发现正式，过氧物酶体在雄性精子载体和雌性卵细胞之间的对话中起到一种意料之外的关键作用。研究还暗示出，雌性或雄性生殖细胞中过氧物酶体中产生的扩散性的信号能够使雌雄交流得以进行。这种来自雌性或雄性生殖细胞的过氧物酶体信号足以启动花粉管的破裂。