漲知識帖：植物表面的氣孔是如何形成的？
時間：2018-12-21 15:50 來源：科技工作者之家 責任編輯：沫朵
原標題：漲知識帖：植物表面的氣孔是如何形成的？
氣孔是植物表面由不對稱細胞分裂產生的微小孔隙。氣孔前體細胞的不對稱分裂或分化是氣孔形成的決定性步驟。來自比利時佛蘭德斯的生命科學研究所（VIB）和根特大學的科學家們發(fā)現了決定氣孔前體細胞命運的新機制，論文近日發(fā)表于《自然》雜志。
在擬南芥中，科學家們鑒定出了一種支架蛋白——POLAR，并證明了POLAR會將一組GSK3樣激酶帶到氣孔前體細胞極化末端的互作分子伴侶處，以啟動不對稱細胞分裂。這種通過支架實現的調控作用可能是控制植物中GSK3樣激酶功能的常見機制。
Anaxi Houbaert等人在Jenny Russinova博士的指導下研究了氣孔的發(fā)育。眾所周知，GSK3樣激酶可以同時促進和抑制氣孔的形成，但尚不清楚這種激酶是如何在同一個氣孔譜系細胞中存在的。利用VIB-UGent植物系統(tǒng)生物學中心和荷蘭瓦赫寧根大學建立的蛋白質相互作用組學方法，研究人員確定了一種植物氣孔譜系的特異性支架蛋白——POLAR，它可以調節(jié)GSK3樣激酶的亞細胞定位。
論文第一作者Anaxi Houbaert解釋道:“我們發(fā)現，當POLAR和GSK3樣激酶共表達時，激酶會定位在質膜，并使氣孔前體細胞一側極化，導致細胞不對稱分裂。當POLAR缺失時，激酶就定位在細胞核中，促進細胞的分化。”
支持他們觀點的最有力的證據之一來自于配備門控技術的共焦顯微鏡的研究，這項技術能夠使研究人員清除來自葉綠體等細胞器（廣泛存在于構成植物葉片表皮的細胞中）的自發(fā)熒光，從而極大地提高信噪比，并在葉片發(fā)育過程中實現內源性低表達激酶的可視化。
Anaxi Houbaert說：“氣孔的發(fā)育受到嚴格的調控，正負反饋環(huán)路相互制約，形成一種靈活而又穩(wěn)健的機制來驅動表皮的發(fā)育，但我們卻驚喜地發(fā)現了POLAR作為一種支架蛋白的作用。我們希望繼續(xù)研究POLAR家族的功能，并探索類似的支架蛋白是否還調節(jié)其它植物組織中GSK3樣激酶的活性。”
Jenny Russinova教授說：“我們的研究結果揭示了擬南芥中推動細胞分裂和分化的分子機制。由于GSK3樣激酶和POLAR蛋白質家族的同源基因也存在于單子葉植物和雙子葉植物中，因此這些同源基因在其它植物中是否具有相同的行為，以及這些基因是否可以作為作物改良的潛在靶點，仍有待研究。
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