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植物的尖端如何保持无病毒

植物之所以能够无限地生长,是因为它们具有由分生组织组成的组织-植物干细胞-具有独特的能力,可以将自身转化为组成植物的各种专门细胞,可以在适当的时候分裂并产生任何类型的新细胞如所须。分生组织存在于所有植物的顶端,使它们能够长出新的茎或新的根,并在树木中以及树干中增加额外的周长。

自1950年代以来,就知道植物顶端的分生组织或顶芽分生组织(SAM)具有卓越的保持无病毒能力,因为它们可以生出专门的子代细胞,即使植物的其余部分也是如此已被病毒彻底感染。这种情况不仅发生在一种或什至几种病毒上,而且涉及范围很广。

从那时起,科学家和农民就利用了这种可能在植物最重要部分中发挥抗病毒作用的能力,以便从被感染但没有传播病毒的供体植物中培育出新植物。他们只需剪掉尖端的一小部分,在试管或皮氏培养皿中将其举起一段时间,然后重复几次,通常植物的插条就不会生病。

中国科学技术大学(USTC)的研究人员于10月8日在《科学》杂志上发表了一项新研究,为这项令人难以置信的能力提供了新见解。

该研究小组用黄瓜花叶病毒接种了一种淡菜水芹植物(拟南芥,与卷心菜和芥末有关,通常在植物研究中用作模型生物),并观察了发生的情况。

当病毒传播到SAM时,他们注意到该病毒在到达WUSCHEL表达域区域之前就停止了运行。他们仔细观察了WUSCHEL调节蛋白的分布,发现在接种后病毒试图建立自身位置的地方出现了更多的病毒。WUSCHEL是一种极其重要的蛋白质,在植物胚胎发育的早期阶段,在决定干细胞命运方面起着关键的调节作用,并监督分生组织,将其保持在未分化状态并指定哪种子细胞他们会生产。

然后他们将病毒直接接种到了水芹的干细胞中,并在其下方,发现该病毒仅在后者的区域传播。中国科学技术大学生命科学学院教授,​​论文作者钟兆表示:“有一种化学物质地塞米松可以在我们测试过的植物中诱导这些WUSCHEL蛋白的产生。因此,接下来,我们用这种病毒和更多的水芹接种了然后给了一些植物地塞米松治疗,还有一些我们一个人呆了。”未经处理的植物中约有89%感染了病毒,但是经过处理的植物中有90%没有病毒入侵。

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