與氣孔發育三個階段相關的基因

    

( 生物谷配圖)
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     陸生植物的葉子和幹上分布有許多「微小的嘴」——氣孔。氣孔打開時，植物吸入光合作用所需的CO2，同時允許水分蒸發，將根部的水牽入（蒸騰作用），如果水分蒸騰過多，圍繞氣孔的兩種細胞會將氣孔關閉。因此，氣孔可以防止植物水分喪失。

        最近，華盛頓大學生物學副教授Keiko  Torii率領的研究小組發現兩個可以指導氣孔發育的新基因，並將這兩個基因命名為Speechless和Mute。06年12月20日在線版《Nature》雜誌兩篇文章中，Torii小組和史丹福大學另一支研究小組分別對這兩個基因進行了獨立報導，各自獨立發現了Speechless基因和其在啟動氣孔發育過程中的作用。

        另外，Torii的文章中還提到另一種基因——Mute，這種基因激發決定細胞何時完全傳變為氣孔的中間步驟。今年早期，斯坦福小組發表文章，稱Fama基因控制氣孔發育的最後步驟。

        《Nature》文章第一作者Lynn  Pillitteri說，Speechless、Mute和Fama是三個緊密相關全要素，對研究植物和動物的生物學家都很有吸引力。每一種都是擁有helix-loop-helix區的鹼性蛋白。helix-loop-helix區是一個較為古老的序列，控制許多生理學和發育生物學過程。並且，Speechless、Mute  和Fama具有非常相似的DNA序列，可能來源於同一個基因的複製和進化，通過輕微的變化，賦予植物額外基因。

        圖：Speechless基因驅動分裂，啟動氣孔發育（沒有Speechless，細胞成為植物表面的蠟膜（wax-coated）和interlocking  pavement  細胞）。在Speechless之後又經過兩或三次分裂，Mute導致保衛細胞母細胞（guard  mother  cell）形成，Fama引起保衛細胞母細胞等分為兩個保衛細胞。保衛細胞與其名字的蘊意一樣，保衛氣孔的開啟。

        有兩到三個特徵相似的基因將使植物「自由發揮，發育出現代植物擁有的更加精緻的氣孔。」其它生物學家在動物身上也發現了相似的事件。將細胞分化為肌細胞的能力也受到鹼性helix-loop-helix蛋白與DNA之間連續的相互作用所控制。

        植物和動物中，這種控制幹細胞分化程序的關鍵的調節基因的保守性，成為大批生物學家饒有興趣的研究課題。

英文原文連結：

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2007-01/uow-a011807.php

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