由于柄部硬化植物根毛向外形成

一群国际研究人员已经发现植物根毛是如何长直发的。已经进行了许多关于根毛生长的研究，但直到现在还没有阐明抑制根毛生长的分子机制。根毛增加了根部的表面积，使其能够从土壤中吸收更多的水分和养分。为了形成细长结构，必须在尖端继续伸长时抑制根毛侧面上的细胞膨胀。如果不抑制头发侧面的膨胀，它将像气球一样凸出并变得不能形成细长结构。如果没有这种生长抑制，头发就不可能在土壤中长长。

利用模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)，研究人员先前澄清了磷酸化激酶PIP5K3及其产物PI(4,5)P 2在生长过程中存在于根毛中。在其当前工作中，他们发现了另一个磷酸激酶，FAB1，其产品，PI(3,5)p 2，被定位于的细胞膜的细胞对生长根毛的横向侧。通过这种认识，他们建立了在PI(3,5)P 2和PI(4,5)P 2上表达荧光标记蛋白的拟南芥转基因系，并观察了它们在根毛生长的各个阶段的定位。结果，他们能够澄清PI(3,5)P 2在根毛侧面的细胞膜中发现PI(4,5)P 2在顶端的膜中发展，在根毛生长期间显示出两个不同的区域。

人工减少存在于根毛一侧的PI(3,5)P 2的量使其变厚并呈波浪状，最终变得丰满和膨胀。当用原子力显微镜测量该状态下的根毛侧面时，其仅为普通根毛硬度的约一半。为了研究硬度降低的原因，研究人员检查了皮质微管的结构，这些微管参与植物细胞的形态发生。他们发现皮质微管的纤维结构变得非常碎片化。此外，随着PI(3,5)P 2的减少，影响细胞壁硬度的次生细胞壁成分木聚糖的丰度大大降低。

研究人员还检查了ROP(来自植物的 Rho相关GTP酶)家族蛋白的表达，这些蛋白参与控制细胞骨架，并发现ROP2和ROP10在根毛中特异性表达。检查PIP5K3和FAB1之间的相互作用，发现它们分别与ROP2和ROP10特异性相互作用。

基于这些结果，研究人员构建了一个数学模型并进行了计算机模拟，假设根毛一侧的PI(3,5)P 2的量调节皮质微管密度和细胞壁硬度。该模型显示，当垂直于根毛生长方向的力(通过生长培养基)与减少量的PI(3,5)P 2组合时，毛发推出并变成波状。

“我们的工作表明，植物可以通过使用PI(3,5)P 2来强化其侧面，从而将根毛推入土壤，”熊本大学副教授Takumi Higaki说。“通过人工操纵PI(3,5)P 2的量来创造具有增强的横向强度的根毛的植物，有可能开发出能够有效地从营养不良的土壤中吸收养分的植物。”

这项研究是在自然植物网上公布的2 次 2018年11月的。