植物为何会向上生长？它们有方向感吗？

知道哪里标的目的上，哪里标的目的下对所有生物来说都很是主要。扎根于地下而让花朵盛开在风中的植物一旦将这种极化弄错，就会导致一系列问题。植物整个组织的极化依靠于每一个细胞的极化，然而细胞割裂会打乱极化过程。此前，科学家们一向不知道植物是若何恢复极性的。近日，来自奥地利科学手艺研究所（IST Austira）的研究者解开了这一谜题的一部门：他们发现，植物细胞从母细胞那边担当了有关哪里标的目的上和哪里标的目的下的信息。这项由IST Austria的Jií Friml传授、第一作者Matou Glanc等合作完当作的研究于12月3日颁发在《天然·植物学》杂志上。

发展素的定标的目的转运会在植物体内引起极化，但这种转运又依靠于PIN发展素转运体在每个细胞内的极性分布。这意味着每一个细胞都必需是极性组织的，如许植物才能区分上下。然而，细胞割裂带来了一个挑战：在每一次割裂中，极性膜卵白（如PIN发展素转运卵白）会被重定标的目的到两个新形当作的膜上。是以，此中一个子细胞内的PIN发展素转运体的极性会丢掉。在这项新研究中，研究人员在一种新的转基因拟南芥株系的细胞割裂过程中跟踪了荧光PIN发展素转运卵白，及时不雅察了PIN卵白的转变及其在细胞割裂过程中的极性。

成果出乎料想，论文的第一作者 Matou Glanc说：“我们原本认为，细胞需要与相邻细胞进行交流，才能准确地重建极性。是以我们起首寻找了细胞之间的旌旗灯号，却没有找到如许的工具。与此相反，我们发现极性是由母细胞传递的。”Glanc弥补说：“今朝还不清晰母细胞是若何‘告诉’它们的子细胞上下位置的——我们仍在尽力理解这一点。”

研究人员还发现，内吞感化（从细胞概况去除卵白质的过程）对这种极性的重建至关主要。科学家以前认为，割裂后的PIN发展素转运卵白在“错误”的细胞端被内吞感化移除，并被转运到准确的细胞端。在本项研究中，研究人员发现，错误放置的转运体不是被转运，而是被内吞和粉碎失落了。新的PIN转运卵白被制造并插入细胞膜的准确一侧。

一组激酶——PINOID及其同源体WAG1和WAG2对决议PIN转运体的极性也至关主要，它们可以经由过程磷酸化化学反映润色PIN转运体。这三种激酶都不复兴感化的植物在细胞割裂后无法从头成立极性。在这些突变体中，我们可以看到当植物极性错了时会发生什么：根不是顺着重力标的目的下长到泥土里，而是上下升沉并转标的目的。

“尽管这项研究为理解植物若何重建南北极关系供给了一些关头的谜底，但还有更多的问题有待解决。”Glanc说，“我们已经确定内吞和磷酸化是极性形当作的关头步调，并且我们已经证实子细胞的极性是遗传自母细胞的。可是我们仍然需要找到遗传信息的素质。这是细胞所固有的，但涉及到什么卵白质、脂质或糖还有待不雅察。”

编译：Max

审稿：阿淼

责编：南熙