植物细胞使用机械信号来再生受损组织

植物具有令人印象深刻的再生受损组织的能力，但它们是如何做到这一点的还不完全清楚。现在，来自日本的研究人员已经发现了这个超级大国所涉及的机制。

在最近发表在《自然通讯》上的一项研究中，由大阪大学领导的一个研究小组透露，植物叶片内的细胞可能能够检测到机械压力——或缺乏机械压力——以确定它们在哪里以及它们在其中变成什么类型​​的细胞对损坏的反应。

在陆地植物中，表皮是形成外部环境和植物内部组织之间边界的外层组织。它保护他们免受环境压力。对这种细胞类型的研究揭示了细胞命运的决定——细胞如何发育成最终的细胞类型——取决于细胞在发育中的植物中的位置;例如，表皮仅包含表面细胞。

“直到现在，表皮是如何仅由植物的最外层细胞形成的还不得而知，”该研究的主要作者 Hiroyuki Iida 说。“在这项研究中，我们调查了这一过程的机制。”

为此，研究人员使用锋利的镊子从幼苗的叶子上剥下表皮。这将叶肉细胞——“中叶”，位于表皮下方，由专门从事光合作用的细胞层组成——暴露在表面。这种暴露会触发这些细胞上调一种名为 ATML1 的基因，该基因已知可促进表皮细胞分化。

“当我们对暴露部位施加机械压力时，我们发现这足以下调最外层叶肉细胞中的 ATML1 表达，”资深作者 Shinobu Takada 说。“这一结果表明，需要释放这种压力才能激活暴露的叶肉细胞中的 ATML1。”

这些发现表明，植物细胞可能能够检测到机械力并确定自身相对于叶片表面的位置——无论它们位于表面还是内部组织——并因此分化成合适的细胞类型。

“具体而言，我们的结果表明，关于细胞与植物表面相关位置的线索，例如通过机械信号，被用于将 ATML1 活性限制在表面细胞，并使表皮细胞再生，”Iida 解释说。

这项研究的结果不仅回答了一个长期存在的关于植物叶片表皮和叶肉细胞命运变化的分子靶点的问题，而且为植物中位置依赖性细胞命运决定的机制提供了新的见解，并且一个强大的工具来检查植物生理学的这个方面。这反过来可能会导致对支持植物高再生潜力的机制的更好理解。

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