河北
一项研究为农业和自然界中植物器官形状多样性的遗传机制提供了有趣的新见解。尽管科学家对内层和外层组织的作用已经研究了一个多世纪，但关于叶、茎、果实和谷物的形状是如何由基因决定的，我们仍有很多不了解的地方。
一个普遍的看法是，植物器官的外层，比如表皮和下层组织，通过抵抗或顺应来自内部组织的压力，在塑造植物形态中起主要作用。
然而，约翰·英纳斯中心的研究人员的一项研究表明，导致我们所看到的形状的遗传和细胞效应，其实深藏在植物内部。这项名为“植物器官生长的控制与内部组织中细胞分裂方向相关”的研究发表在《当代生物学》上。
他们提出，内部组织在塑造植物器官方面的作用比之前认为的更为重要，这一发现可能应用于水稻、番茄和葫芦科（包括甜瓜、笋瓜和南瓜）等作物。
从茎的内部追踪生长过程
为了获得这些发现，他们重点研究了一组影响模式植物拟南芥茎粗度的基因。
他们使用基因编辑技术来干扰决定细胞分裂方式的基因。他们还使用了一种基因技术来标记组织内的单个细胞及其后代（统称为克隆）。
通过观察茎组织内这些克隆的大小和形状，他们可以追踪随着时间推移细胞分裂和生长的各个方向。
茎最初是在植物顶端一个叫肋状分生组织的区域开始形成的。在这里，细胞按一定的方向分裂，大多与茎的生长方向成直角。
因此，在正常情况下，茎的内部区域看起来像一束细线，每条线由一列细胞组成。
当分裂方向出错时
在基因编辑的突变体中，其中一些分裂方向发生了错误，研究团队观察到茎变得更粗，而长度未受影响。这些方向错误的分裂往“捆束”里添加了更多“细绳”，导致茎变宽。
结果在两个方面出乎意料：研究团队研究的基因在茎的更深层发挥作用，这与通常认为外层控制生长的预期正好相反。此外，细胞分裂的方向通常被认为是细胞生长方向变化的结果，而非原因。
“我们的研究揭示了一组特定基因如何通过改变细胞分裂的方向来控制植物器官的形状。这些基因的工作机制挑战了人们通常认为植物器官生长由外部组织（如植物表皮）控制的假设，”该研究的通讯作者、约翰·英纳斯中心的课题组长罗伯特·萨布洛夫斯基教授表示。
作物形状和育种的线索
这项研究对我们的食物可能的应用非常有意思：这里研究的基因与水果和种子的形状有关，例如，造成圆形或长形瓜类之间的差异，或者稻米颗粒的宽与窄。
“通过了解这些基因如何发挥作用来改变茎的形状，我们就能更好地理解在作物驯化和育种过程中被人类改变的水果和种子的形状，”Sablowski教授说。
接下来一个重要的问题是准确解释细胞分裂方向的变化如何导致组织发生力学变化，进而引起生长方向的改变。
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