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植物学家弄清了「刺」的形成机制

“为什么植物有刺?” 这是一个简单的问题:刺有助于防止饥饿的动物吃掉自己。“刺从哪里来?” 这是一个更复杂的问题,但耶鲁大学的科学家找到了答案。

他们的见解发表在6月18日的《今日生物学》上 ,可能有助于改变橙子和其他农作物的种植方式。

首先,刺的种类较多,有枝刺,皮刺等特化出的刺,也有萼片,叶片,托叶等的刺化,其都充分反映了植物对环境的适应,与适应性的进化。

伊顿大学分子、细胞和发育生物学教授,高级作者维维安·爱尔兰(Vivian Irish)说,皮刺就像手臂上的浓密的毛发,在玫瑰和其他多刺的植物中,刺是从表皮或“皮肤”上长出来的。

包括仙人掌在内的其他植物也有刺,这是另一种锋利,尖锐的武器,是由叶子转化而成。

爱尔兰同时还是生态学和进化生物学教授,对古老的刺槐树上长出的荆棘着迷,这些荆棘在纽黑文和其他市区的街道上随处可见。作为植物科学家,她对这些结构的产生方式很感兴趣,但她数十年后才有机会倾力研究。

碰巧的是,她还是名干细胞学家。事实证明,干细胞可以解释刺。

爱尔兰和她的研究小组首先发现,在柑橘类植物中,刺是由植物的干细胞种群引起的。与动物或植物中典型的干细胞会继续分裂不同,刺干细胞会经历程序性的停滞。科学家发现,干细胞生产的两个调节剂TI1和TI2逐渐关闭了发育中的刺干细胞的活性,后者因此逐渐变细,直到产生尖锐的末端为止。

当研究人员从基因上抹消了这两种调节剂后,干细胞的活性得以持续,柑橘植物取代枝刺而产生了新的枝条。

爱尔兰说,这种洞察可能会导致果树产生更多的果实,这对采摘果实的工人来说无疑是有意义和更安全的。

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