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在细胞中间形成由蛋白质纤维制成的临时支架

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马丁路德大学Halle-Wittenberg(MLU)的植物研究人员正在为植物的基本细胞分裂提供新的见解。科学家们成功地理解了如何协调过程,这些过程在细胞分裂过程中正确分离子细胞是关键。在科学出版物EMBO期刊中,他们描述了某些膜构件的任务以及当这些构件被破坏时植物如何受到影响。

对于他们的研究,植物研究人员检查了拟南芥植物拟南芥(Arabidopsis
thaliana)的根。他们培育了正常的植物和植物,在这些植物和植物中人工关闭某些影响膜组成的酶。我们想找出哪些膜构件对细胞分裂很重要以及为什么,MLU的Ingo
Heilmann教授解释道。

对于植物的发育,它们的细胞必须分裂。首先,位于细胞核中的遗传物质分裂。从重复的遗传物质形成两个全新的细胞核。细胞的其他组分,例如叶绿体和线粒体,分布在两个未来的子细胞之间。所有这些都发生在父细胞中。

只有这样,子细胞才会被新细胞壁分开。整个过程可以与施工现场进行比较。首先,在细胞中间形成由蛋白质纤维制成的临时支架,即所谓的phragmoplast。像铁路轨道一样,这些纤维引导细胞壁所需的建筑材料。小气泡逐渐沿着轨道输送新的细胞壁材料。这是通过复杂的聚变机械组装在一起形成一个更大的结构:细胞板。细胞板在其边缘从细胞中心向外继续生长,直到细胞壁盘完全将子细胞彼此分开。融合机器必须正确协调蛋白质纤维才能使一切正常运作,

利用生物化学和细胞生物学实验,他的研究小组能够证明PI4P是一种膜构件,在细胞分裂过程中发挥着两种作用:PI4P不仅可以控制融合机器的活动,还可以确保新材料的运输。正确的方向。研究人员第一次能够证明PI4P有助于确保phragmoplast的蛋白质支架在正确的位置组装和拆卸。在正常植物中,这导致规则的细胞完美地配合在一起并赋予植物所需的稳定性。

然而,在突变植物中,科学家观察到细胞分裂的严重缺陷:他们发现由于子细胞分离不成功而扩大的细胞含有几个细胞核。一些细胞不能完全分裂,细胞组织混乱,个体细胞的大小存在巨大差异。这不是快乐的组织。它使整个植物更加不稳定,减小其大小并影响它如何适应环境刺激,Heilmann解释说。

来自Halle的研究小组的结果有助于更好地了解植物微管细胞骨架的动态。细胞骨架不仅决定细胞分裂过程中细胞运输过程的方向,还指导一般植物生长。因此,新发现可能会产生深远的影响,例如纤维素在植物细胞壁中的沉积,从而影响生物量和纤维素的产生。然而,必须首先确定这些发现是否也可以应用于其他植物,以及如何对这里研究的酶的活性进行特异性调节。

该研究由Deutsche
Forschungsgemeinschaft(DFG,德国研究基金会)和中国奖学金委员会资助,并与莱布尼茨植物遗传和作物植物研究所(IPK
Gatersleben)合作开展。

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