植物如何利用糖产生根

随着糖的重新分配，植物内部的基本分子机制控制着新侧根的形成。一个国际植物生物学家团队已经证明，它是基于某种因子的活性，即雷帕霉素靶标(TOR)蛋白。海德堡大学生物研究中心的研究团队负责人 Alexis Maizel 教授表示，更好地了解在分子水平上调节根分枝的过程可能有助于改善植物生长，从而提高作物产量。

良好的根系生长确保植物能够吸收足够的养分并生长，从而有助于它们的整体健康。为此，他们必须将代谢过程中的可用资源与其基因开发计划相结合。植物在叶子中吸收大气中的二氧化碳 (CO 2 )，并通过光合作用将其转化为单糖。这些单糖以果糖和葡萄糖的形式分布在根部，驱动植物的生长发育。

Maizel 教授的团队使用植物研究中的模式植物拟南芥拟南芥来研究这一过程在分子水平上是如何发生的。他们的研究重点是葡萄糖在侧根形成中的作用。“我们确实知道，除了植物激素外，枝条中的糖分也被分配到根部，但植物如何识别可用于形成侧根的糖分资源目前尚不清楚，”研究员 Michael Stitz 博士解释道。在 Alexis Maizel 的团队中。

代谢水平的研究表明，拟南芥只有在葡萄糖分解和碳水化合物在中柱柱(主根柱体的最外层细胞层)中被消耗时才会形成侧根。该过程在分子水平上受雷帕霉素蛋白靶标的控制。该因子控制植物以及动物和人类的关键信号网络和代谢过程。它的活性受生长因子(如植物激素生长素)和营养物质(如糖)相互作用的控制。

利用拟南芥，研究人员发现只有当糖分存在时，TOR 才会在中柱鞘细胞中变得活跃。然后，所谓的创始人细胞通过细胞分裂形成侧根。Maizel 教授：“TOR 承担了一种看门人的角色;当植物通过激素生长素激活负责根形成的遗传生长程序时，TOR 会检查是否有足够的糖资源可用于该过程。” TOR 通过控制特定的生长素依赖基因的翻译来发挥作用，如果没有足够的糖资源可用，就会阻止它们的表达。当研究人员抑制 TOR 活动时，没有形成侧根。“这表明涉及基本的分子机制，”海德堡植物生物学家说。

与此同时，研究人员证明，TOR 通过类似的机制控制其他植物组织根的形成——即所谓的不定根。根据 Maizel 教授的说法，他们的调查结果也可能对农业应用感兴趣。“它们有可能被用于开发针对各种环境条件和更高作物产量优化的植物生长新策略，”研究人员强调说。

该研究由德国研究基金会资助。除了海德堡大学有机体研究中心的植物生物学家外，斯特拉斯堡大学(法国)、波茨坦马克斯普朗克分子植物生理学研究所、巴塞罗那农业基因组学研究中心(西班牙)的研究人员，科克大学(爱尔兰)也做出了贡献。他们的研究结果发表在The EMBO Journal 上。

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