植物“永葆青春”的秘密被揭开

原标题：植物“永葆青春”背后的秘密被揭晓。 “远古有巨人，视八千年为春，视八千年为秋。”自古以来，植物强大的生命力让人们梦想着“永葆青春长寿”、“永续生命”。植物在其生命周期中可以不断地产生新的枝、叶、花和果实。它们源自分布在茎尖和根尖等“生长中心”的植物干细胞。那么植物如何维持干细胞功能并获得强大的再生能力呢？近日，中国科学院植物分子科学中心杨伟斌团队在国际期刊《Science》上发表论文，为上述谜团提供了重要答案。
这项研究发现，在植物茎尖的干细胞区域，新形成的细胞横壁“更柔软”，并且富含去甲基酯化的果胶，而成熟的细胞壁则“更硬”，主要由高度甲基酯化的果胶组成。这种“硬与软”的时空结构对于维持干细胞微环境的稳态非常重要。研究还发现，植物可以通过精确控制特定时间和地点的特定 mRNA（信使分子）的分布来调整细胞壁的精细结构。这种控制有助于干细胞在正确的时间以正确的方式分裂，确保植物的正常发育和形态。因此，细胞壁结构的动态变化实际上就像控制干细胞命运的“中央开关”，引导它们在分裂和分化等不同状态之间进行转换。
研究团队进一步分析了这个“中央开关”的运行机制，即负责催化果胶“软化”的关键酶PME5。转录后mRNA不会立即进入细胞质化，但被特异性保留在细胞核中，形成与细胞周期同步的 mRNA 池。这种核mRNA分离的机制就像一个预先建立的“时间胶囊”，确保细胞壁修饰程序仅在细胞分裂的关键时间段被激活，使我们能够精确地区分新旧细胞壁的特性。研究表明，当这种调节机制被破坏时，植物会表现出多种缺陷，包括细胞分裂模式改变、细胞活性降低以及分生组织发育停滞。这项研究不仅回答了植物干细胞命运决定的核心科学问题，而且揭示了一种全新的基因表达调控模式：mRNA在细胞核中的保留。
值得注意的是，作物的重要农艺性状，如株高、分蘖数、穗形、果实大小等，都与干细胞密切相关。活动。因此，基于“精准细胞壁设计”策略，本研究有望提高作物分生组织的活性和产量潜力，为培育高效高产作物提供重要的理论支撑和技术途径。据信，研究小组的下一步将是将研究结果应用于水稻等农作物的改良。 （记者 杨伟琪）
（编辑：李芳、郝梦佳）
分享出去让更多人看到。