
圖片說明:一個根毛細胞從垂直生長的根上水平凸現出來。
(圖片來源:John Innes Centre)
英國和日本科學家的一項最新研究,確定了植物根部如何能夠繞過堅硬的障礙物,向土壤中生長的深層機制。這一新發現也有助于解釋為何種子在發芽扎根過程中不會將自己頂出地面。相關論文發表在2月29日的《科學》雜志上。
領導該項研究的是英國John Innes研究中心(一家植物和微生物研究的頂尖機構)的Liam Dolan,他表示,關鍵之處就在于植物根毛“毛絨絨”的表層。在研究中,Liam Dolan等人和日本東京理科大學(Tokyo University of Science)的研究人員一道,確定出了一種植物生長控制機制,它能讓根毛找到該走的路,并且進行伸長。
根毛探索土壤的過程類似于一個人在黑暗中靠感覺前行。如果根毛與障礙物不期而遇,它們就會在周圍四處尋找新的道路,直至能夠繼續自由地向前生長。與此同時,隨著根毛緊緊抓住土壤,植物也被牢牢固定起來。
研究中科學家發現,根毛的這種能力由一條自增強循環路徑(self-reinforcing cycle)加以調控。根毛尖端的一種名為RHD2的蛋白能夠制造自由基(free radicals),從而激發植物對土壤中鈣的吸收。而這些鈣又會反過來提升RHD2的活性,導致更多的自由基產生和更強的鈣吸收。
而當有物體阻礙根毛的前進路徑時,這一循環調控路徑被破壞,根部生長就開始朝另一方向進行。Dolan表示,這一顯著的調控系統賦予植物探索復雜環境的靈活性,使它們能夠在幾乎無望的土壤中生存繁衍。(科學網 任霄鵬/編譯)
(《科學》(Science),Vol. 319. no. 5867, pp. 1241 - 1244,Seiji Takeda, Liam Dolan)
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