Plant Cell：硼可促进玉米干细胞生长和发育

最近，密苏里大学的研究人员发现，硼在玉米作物的发育和生殖过程中发挥不可或缺的作用。科学家们期望，了解玉米如何利用这种营养素，可以帮助硼缺乏地区的种植者，提高作物产量。相关研究结果发表在最近的《Plant Cell》杂志。

　　

生物通报道：硼缺乏是作物产量降低的一个最普遍的原因。美国密苏里和东半部地区饱受土壤缺硼的困扰，通常玉米和大豆种植者需要给土壤补充硼；然而，很少有人知道玉米作物通过什么方式来利用这种必不可少的营养素。最近，密苏里大学的研究人员发现，硼在玉米作物的发育和生殖过程中发挥不可或缺的作用。科学家们期望，了解玉米如何利用这种营养素，可以帮助硼缺乏地区的种植者，提高作物产量。

密苏里大学Bond生命科学中心研究员、生物科学部门的副教授Paula McSteen称：“众所周知，缺硼会导致植物停止生长，但是我们的研究显示，缺硼实际上会引起分生组织（或植物的干细胞）问题。这在以前是完全未知的。通过一系列多学科实验，我们能够弄清这个真相，得出一个新的结论。”

分生组织是在植物体的一定部位，具有持续或周期性分裂能力的细胞群，植物中的每一个器官都是由这些特化的干细胞发育而来。当我们割草时，草会继续生长，这是因为分生组织。在玉米中，在须穗的末端和周围都分布着数以百计的分生组织。但是没有足够的硼，这些生长点就会瓦解，这意味着植物发育不良，须穗不能正常发育，对玉米须穗和玉米粒都有不利影响。McSteen说，当须穗发育不良时，作物产量就会下降。

该研究评估了一组玉米，这些植物由于其不能生长须穗而发育受限。McSteen实验室的研究生Kim Phillips绘制了玉米的基因组图谱，发现一个基因突变可阻碍须穗的发育，因为无法将硼进行跨细胞膜运输，从而抑制了植物的进一步生长。

密苏里大学艺术与科学学院的博士后研究人员Amanda Durbak，也帮助证明了硼对分生组织的有用性。她处理了两组无须穗玉米，一组用硼肥料处理，另外一组只用水处理。用硼处理的玉米生长正常，而用水处理的玉米则干枯了。

进一步的检测表明，在细胞水平上，受影响植物的分生组织改变了果胶，果胶通过硼而被加强，可稳定植物细胞。没有果胶，植物分生组织就会瓦解。

McSteen说：“通过利用密苏里大学的各种技术和专业知识，包括基因组学、用青蛙卵的转化实验、田间调查、细胞试验和密苏里大学研究用反应堆化学设施，以及密苏里大学植物和土壤分析设施，研究小组得出的结论，将帮助硼缺乏地区的玉米种植者做出提高作物产量的明智决定。”

乔治亚大学和加利福尼亚州大学的研究人员Long Beach也参与了这项研究工作，相关研究结果以“Transport of boron by the tassel-less 1 aquaporin is critical for vegetative and reproductive development in maize”为题，发表在最近的《Plant Cell》杂志，该研究部分受到美国国家科学基金的资助支持。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Transport of Boron by the tassel-less1 Aquaporin Is Critical for Vegetative and Reproductive Development in Maize
Abstract: The element boron (B) is an essential plant micronutrient, and B deficiency results in significant crop losses worldwide. The maize (Zea mays) tassel-less1 (tls1) mutant has defects in vegetative and inflorescence development, comparable to the effects of B deficiency. Positional cloning revealed that tls1 encodes a protein in the aquaporin family co-orthologous to known B channel proteins in other species. Transport assays show that the TLS1 protein facilitates the movement of B and water into Xenopus laevis oocytes. B content is reduced in tls1 mutants, and application of B rescues the mutant phenotype, indicating that the TLS1 protein facilitates the movement of B in planta. B is required to cross-link the pectic polysaccharide rhamnogalacturonan II (RG-II) in the cell wall, and the percentage of RG-II dimers is reduced in tls1 inflorescences, indicating that the defects may result from altered cell wall properties. Plants heterozygous for both tls1 and rotten ear (rte), the proposed B efflux transporter, exhibit a dosage-dependent defect in inflorescence development under B-limited conditions, indicating that both TLS1 and RTE function in the same biological processes. Together, our data provide evidence that TLS1 is a B transport facilitator in maize, highlighting the importance of B homeostasis in meristem function.