研究揭示了有朝一日可能提高作物产量的干细胞增殖

普渡大学的一项研究揭示了导致植物干细胞形成和维持的机制。研究结果可能有一天允许科学家操纵干细胞生产，以增加生物质，可用于生物燃料或玉米和大豆等植物的谷物产量。

今天在“科学”杂志上发表的研究结果中，植物学和植物病理学系和Purdue植物生物学中心的助理教授Yun Zhou以及普渡大学和加州理工学院的共同作者描述了植物是如何建立一个干细胞在分生组织中与分化的子细胞分离，分生组织基底侧的子细胞维持干细胞。

未分化的干细胞位于分生组织 - 植物芽和根的顶端或尖端。它们作为一组空白细胞，支持植物生长并产生不同的器官，如叶子或花。周正在研究植物引发干细胞生成和保持干细胞活化的方式。

“这些干细胞不断分裂，它们的子细胞最终会分化。但保持这些干细胞的生产对植物生长至关重要，”周说。“如果我们能够理解分生组织发育的潜在机制，我们就有可能创造一种新的生物工具来优化作物生长。”

Zhou及其同事表明，这一过程由HAIRY MERISTEM(HAM)和WUSCHEL(WUS)基因控制。在干细胞中，WUS激活CLAVATA3基因。在基础分化细胞中，HAM和WUS一起抑制CLAVATA3，导致干细胞的规格。HAM的浓度梯度也是极化的关键，极化是干细胞和基础分化细胞之间的初始分裂。

“平衡很重要。我们发现，如果HAM的浓度梯度发生变化，整个分生组织的身份就会发生变化，活动就会减少，”周说。“变化可以使干细胞处于无差别状态。”

该团队对该项目的假设是建立在一个三维计算模型的基础上，该模型模拟了控制干细胞特性的分生组织中的基因表达模式。通过对模式植物拟南芥的实验证实了该假设。

Zhou及其同事将继续改进他们的模型，以定量预测干细胞活性以响应基因表达的变化。这些知识将有助于开发控制干细胞的方法，以提高作物生长和产量。