何姣

 

科学家最新在陆地植物中发现两种基因，用于控制植物叶子和茎部长出类似极小的嘴巴的气孔，这些气孔在4亿年前植物从海洋进化到陆地的过程中起到重要作用。缺少这种基因，植物就不可能再发育出口状的气孔，因此科学家将这两种基因命名为“无语”（Speechless）和“沉默”（Mute）。

 

植物的叶面和茎部长满了叫做“气孔”的极微小的口状物。这些气孔张开，则植物能够摄取光合作用所需的二氧化碳，通过水份蒸发，水份得以从植物根部提升到叶茎。但是当蒸发过于强烈，气孔边上的两个细胞就会将气孔完全关闭。

  图片说明：这种名为“无语”的基因促使细胞分化，发育出气孔。
如果缺少“无语”基因，则细胞会变得像涂了一层蜡，将植物表面的细胞密

合在一起，无法开合。 在“无语”基因引起两三次分化后，“沉默”基因

导致一个“警卫”母细胞的形成。 最后Fama基因促使母细胞分裂为两个完全

相同的“警卫”子细胞。 正如它们的名字所暗示的，这两个子细胞控制了

气孔的开合。

（图片来源：华盛顿大学）

 

2月1日的《自然》印刷版将刊登两项独立的研究成果。华盛顿大学的Torri研究组和另一个斯坦福大学的研究组分别发现了一种名为“无语”的基因。此外，Torii研究组还发现了另外一个叫做“沉默”的基因，该基因触发了细胞完全发育为气孔的中间步骤。2006年早些时候斯坦福的研究组宣布他们发现了控制气孔发育最后一步的一个基因——Fama。

 

“沉默“、“无语”和Fama这三个基因的发现对动植物研究均有重大意义。它们都是具备螺旋－环－螺旋结构的基本蛋白质，这种结构相当古老，控制了很多生理和发育过程。同时，这三种基因拥有极其相似的DNA序列，很可能来自同一种基因。

 

《自然》12月20日提前在线发表了这两项成果。一篇是论文“Termination of asymmetric cell division and differentiation of stomata”；另一篇为通讯“Transcription factor control of asymmetric cell divisions that establish the stomatal lineage。

 

 

 

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       Torii 研究组网站：http://faculty.washington.edu/ktorii/stomata.html（英文）