盡管進(jìn)化驅(qū)動(dòng)了各種各樣的差異，但許多植物的功能相同。現(xiàn)在一項(xiàng)新研究揭示了各種開(kāi)花植物物種用于實(shí)現(xiàn)相同現(xiàn)狀的不同遺傳策略。

在開(kāi)花植物中，干細(xì)胞對(duì)于存活至關(guān)重要。受環(huán)境因素影響，干細(xì)胞指導(dǎo)植物生長(zhǎng)的方式和時(shí)間。無(wú)論植物是否需要深根，更高的莖或更多的葉子和花朵，干細(xì)胞都能為這項(xiàng)工作生產(chǎn)新的細(xì)胞。

這也是干細(xì)胞過(guò)多或過(guò)少都會(huì)破壞植物生長(zhǎng)的原因。

CSHL教授和HHMI研究員Zach Lippman說(shuō)，負(fù)責(zé)這一切的是“在所有開(kāi)花植物中發(fā)現(xiàn)的核心遺傳回路”。

在Nature Genetics發(fā)表的一篇論文中，Lippman和CSHL教授David Jackson描述了確保“深度保守的干細(xì)胞回路”保持某些功能的遺傳機(jī)制，即使在稱(chēng)為CLV3的信號(hào)蛋白中發(fā)生缺陷，以及與之相互作用的受體，CLV1。

“這些參與者對(duì)于確保植物在整個(gè)生命過(guò)程中具有適當(dāng)數(shù)量的干細(xì)胞至關(guān)重要，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)這些玩家因偶然突變而受到損害時(shí)，會(huì)有備用系統(tǒng)啟動(dòng)，”Lippman解釋道。

研究人員確定，盡管干細(xì)胞回路對(duì)于開(kāi)花植物至關(guān)重要，但遺傳備用系統(tǒng)在植物之間可能會(huì)有很大差異。

例如，如果產(chǎn)生CLV3的基因被番茄中的突變破壞，則相關(guān)基因?qū)⒋嫠?。然而，杰克遜的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在玉米的情況下，兩個(gè)基因正在并行工作以產(chǎn)生必需的信號(hào)蛋白。

“我喜歡將它與劃艇比較，”利普曼補(bǔ)充道。“在西紅柿有兩個(gè)人可以劃船，但只有一個(gè)人劃船。但如果主劃船者傷到他的手臂，第二個(gè)人就可以拿起槳。在玉米中，兩者都在劃船，但不一定是平等的。在擬南芥[rockcress]中，你有一個(gè)由7,8或9名其他賽艇運(yùn)動(dòng)員支持的主賽艇;看起來(lái)只有一個(gè)有全尺寸的槳。其余的只是使用非常小的槳。

杰克遜說(shuō)：“我們驚訝地看到了這么大的差異，但回想起來(lái)，它揭示了進(jìn)化的力量，尋找保護(hù)關(guān)鍵發(fā)育回路的新方法。”

根據(jù)Jackson，Lippman及其同事的說(shuō)法，了解這些物種特定的保護(hù)關(guān)鍵遺傳相互作用的策略對(duì)于實(shí)現(xiàn)“智能作物設(shè)計(jì)”和利用基因組編輯提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和可持續(xù)性至關(guān)重要。