據中科博生了解,人們通常認為幹細胞具有生成或替換特化細胞的內在能力。然而,紐約大學的一個生物學家小組證實,再生植株可以通過重演胚胎發育,用更成熟的細胞自然重建它們的幹細胞。
「矛盾的是,這意味著在這一系統中並非幹細胞直接生成植物組織,而是植物組織生成了幹細胞,」研究的資深作者、紐約大學生物系副教授Kenneth Birnbaum解釋說。中科博生。
研究小組發現,在嚴重損傷除去根部的所有幹細胞後,由已經特化的許多不同類型的細胞補充了新的幹細胞。為此,植物重演了胚胎發育步驟,首先構建出了一些特化的組織,組裝之後這些組織生成了一組新的幹細胞。這表明實現長期生長的重要要素未必是具有生成細胞特性的幹細胞,而是一起構建出幹細胞行為的周圍組織。中科博生。
這項研究對於植物如何保持它們眾所周知的長期生長和生產力具有重要影響。此外,許多細胞能夠協調再生對於一些重要糧食作物,如通過再生種植的木薯也具有重要意義。說:「植物具有驚人的修復自身的能力,而一些動物系統與植物重建幹細胞的方式有些相似之處。」中科博生。
例如,近期的一些小鼠研究表明成年毛細胞和腸細胞可以「重建」它們的幹細胞。「我們不能誤認為一些植物基因將可以幫助人類再生,但與幹細胞重建相關的一些原理可以作為一種通用模型。」中科博生。
Birnbaum說:「一個有趣的方面是,植物再生以不同的規模重複了胚胎信號。具體而言,一些發生在胚胎單細胞中的事件也發生在了更大受損組織內許多細胞中。這就好像植物以新的規模疊加胚胎發育以適應受損組織。這給予了植物巨大的靈活性來修復受損身體部位。」中科博生。
植物生物學家很久之前就發現了在分生組織調控幹細胞增殖的CLAVATA-WUSCHEL通路。轉錄因子WUSCHEL能通過改變基因表達促進幹細胞的增殖。在經典CLAVATA-WUSCHEL通路中,幹細胞會發回一個負面信號,對增殖信號進行抑制。冷泉港實驗室(CSHL)研究人員在玉米中發現了一個新幹細胞通路,揭示了植物調控幹細胞增殖的重要機制。
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