英国曼彻斯特大学的研究人员近日在《发育》杂志上发表了一项新发现:他们找到了两个控制植物细胞分裂的关键基因——PXY和CLE41。这两个基因能够调控植物形成层细胞的分裂数量和方向,尤其是增强CLE41基因的表达,可以显著加速植物茎秆的生长,让植物“长胖”。
形成层是植物茎中负责次生生长的组织,它像一层“干细胞”,不断分裂产生新的木质部和韧皮部,使茎秆增粗。过去,科学家并不清楚植物如何根据环境调节形成层的活动,而这项研究首次揭示了基因层面的调控机制。研究人员通过对模式植物拟南芥的研究发现,PXY和CLE41基因形成了一套信号通路:CLE41蛋白作为信号分子,与PXY受体结合,激活下游细胞分裂程序。当CLE41表达增强时,形成层细胞分裂加速,茎秆生长更快、更粗。
参与研究的特纳教授表示,这一发现为开发促进植物茎秆生长的技术提供了新思路。例如,通过基因工程或育种手段增强CLE41基因的活性,可以培育出茎秆更粗壮的作物,从而增加生物质产量。这对于正在兴起的生物质能源产业意义重大——利用植物茎秆等非粮食部分生产能源,既不与粮食生产争地,又能提供可持续的原料来源。
未来,研究人员计划进一步探索该基因在其他作物(如杨树、甘蔗等)中的应用,并评估其对植物整体生长和抗逆性的影响。