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植物再生的新机制

Arabidopsis thaliana在受到损害后会生长得更加旺盛{图}

许多植物在受到损害但没被杀死的情况下,会比之前生长得更加旺盛。例如,被一些食草动物吃掉一部分的植物,会比之前任何时候都长得更大,更迅速。在最新的研究中,科学家们揭示了这个秘密—这些植物中的细胞会不停的复制它们的染色体但又不会进行细胞分裂。

“这个过程称为“核内复制”,在生物学上已经不是什么新概念了。但是之前却没有人将它和许多植物受损后神奇般的迅速生长联系在一起。”伊利诺斯州大学的动物生物学家Ken Paige说道。

研究者们锁定了一种名为Arabidopsis thaliana的植物,属于芥类开花植物家族。它的一些细胞能够不停的复制自身的染色体,在正常条件下它们仅有10条染色体,经过一轮又一轮的复制后,有些细胞的染色体数目能高达320条。

研究者们测试对比了两种Arabidopsis thaliana的栽培品种对损伤的反应,并发现它们的反应完全不同。其中的一个品种Columbia在剪下了枝条后迅速的生长出了新的枝干和叶子,并且产出了比其它正常Columbia更多的种子。而另外一个品种Landsberg erecta在剪下了枝条后没有生出新的枝干,并且种子的产量也下降了。

“通过检测这两种植物损伤后组织中的染色体数量可以发现,Columbia在剪下枝条后能通过核内复制,染色体数量急剧增加,并迅速再生,而Landsberg erecta却不行。”Paige说道“因此我们推测这种染色体数量的增加和其迅速再生有着密切的联系”

Paige的学生Scholes说道:“这些增加的染色体能够有助于植物更快的合成各种生长所需的蛋白质,因此植物生长更快,并且这些细胞的核体积会由于染色体数量的增多而变大,并能最终导致细胞体积变大。也使得整株植物体积变大。”

英文论文原文摘要:

Chromosomal plasticity: mitigating the impacts of herbivory

Endoreduplication, the replication of the genome without mitosis, leads to endopolyploidy, an increase in cellular chromosome number. Although endoreduplication is widespread among angiosperms and other groups of eukaryotes, the degree to which this process is plastic under varying environmental conditions and its potential adaptive significance are not known. Here, using flow cytometry, we measured plasticity in chromosome number following the removal of apical dominance (simulating natural herbivory) in two ecotypes of Arabidopsis thaliana: Columbia and Landsberg erecta. We report that endopolyploidy of clipped Columbia plants was significantly different than unclipped controls following the removal of apical dominance and regrowth, and that cellular ploidy is positively associated with attributes of fitness (biomass, flower, fruit, and seed production). In contrast, clipped Landsberg erectashowed no significant differences in endopolyploidy and a decrease in seed production compared to unclipped controls; representing a significant genotype × environment interaction between ecotypes. Altering ploidy via endoreduplication adds a previously unknown way in which plants may be able to cope with environmental stress: enhancing regrowth rates and fitness following plant damage.

 

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在最新的研究中,科学家们揭示了这个秘密—这些植物中的细胞会不停的复制它们的染色体但又不会进行细胞分裂。
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植物再生
 
 
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