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从干细胞中发现形成稻田胚珠的基因

日期:2022-04-08 15:13作者:admin

1. 在植物中也有干细胞研究
 
干细胞在再生医学领域备受关注,有望创造新的医学。
 
另一方面,干细胞的研究不仅在人类和动物身上进行,而且在植物中也进行。
 
本文介绍的研究不是医学和动物生命科学,而是农业领域的研究成果。
 
这项研究由广岛大学综合生命科学研究生院的田中真纪子博士、东京大学理学研究生院的平野弘治博士和明治大学农业系的川上直人博士组成。
 
总结研究成果的要点如下:
 
·发现维持水稻花干细胞所需的基因。
·通过遗传基因维持干细胞,证明了这一机制是形成大米的基础胚珠所必需的。
·与一般的模式植物拟南芥不同,证明了水稻有独特的胚珠形成的遗传机制。
 
2. 水稻是什么样的植物?
 
水稻是日本人熟悉的植物,但水稻家族包括23种和77种菌株,具有相当大的多样性。
 
在23种中,只有2种是栽培型的,分为亚洲栽培的水稻和非洲栽培的水稻。
 
在亚洲、欧洲、美洲、澳大利亚大陆和非洲大陆的大部分地区种植的是亚洲水稻,而非洲种植的水稻只种植在西非的部分地区,在"水稻"一词中,它通常指亚洲种植的水稻。
 
亚洲水稻有高耐寒性日本型的日本品种和耐寒性低的稻类(印度型)的菌株。
 
近年来,由于品种杂交,也存在着将两者杂交的中间品种群。
 
一般日本人食用的大米被分类为“滋润米”,这种滋润米频繁地进行品种改良。
 
农作物的收获量受气候的影响很大。
 
而且气候不是人为能够解决的。
 
在化学领域,海港博世方法允许大规模生产氨,从而大大改变了农业,使化肥能够大规模生产。
 
与过去使用肥料时相比,产量增加了,许多国家的饥荒已成为过去。
 
然而,气候的影响是不可避免的,我想你们中的许多人记得1993年大米短缺导致的泰国大米进口。
 
医学方面的研究成果与我们的生活直接相关,因此,我们可以说,这是一篇大新闻,但无可否认,植物的研究成果是相当清醒的。
 
在干细胞研究方面,动物生命科学领域的成果有时作为新闻报道,导致再生医学,但植物干细胞研究很少报道。
 
虽然没有报道,但干细胞研究实际上在植物中非常活跃。
 
这项研究的重点是品种改良,导致作物产量增加,但展望未来,它包括通过允许植物干细胞在工厂生产各种作物来稳定供应粮食的目标。
 
3. 水稻干细胞
 
水稻对我们来说是一种非常重要的作物。
 
在日本,早在公元前1000年左右,根据研究,水稻种植开始于大约6000年前,从那时起,它一直是日本列岛居民的主食。
 
此外,自古以来,在纳税时,许多作物都缴纳税款,大米是税收制度和经济的核心作物。
 
在近代,水稻不仅被用作作物,而且经常被用作单子叶植物的示范植物。
 
当雄性和雌性授粉时,存在于雌性种子内的胚珠开始产生,成为种子,即大米。
 
参与其中的雄性、雌性、胚珠被称为花器官,存在于水稻花中。
 
所有这些花器官都是由幼花芽中的花干细胞制成的。
 
植物与动物不同,干细胞可以维持一生,并持续发育和生长。
 
树木每年在雕刻年轮时生长。
 
在这种肥大生长过程中,存在于分裂组织中的血管干细胞(称为形成层)生长,通过分化成含有道管的木质细胞和含有管的筛子细胞,植物的身体会生长。
 
因此,维管束中存在的血管干细胞必须维持一生。
 
水稻也是如此,水稻干细胞必须始终存在于花蕾中一定数量,直到形成最后一个花器官胚珠。
 
如前所述,水稻作为单子叶植物的模型植物,已成为研究材料。
 
在真正的双叶植物(如拟南芥)中,对维持一定数量干细胞的系统进行了研究和理解,但单子叶植物存在许多未知点。
 
例如,拟南芥的胚珠不是由花干细胞制成的,因此在这方面与水稻不同。
 
此外,在拟南芥发现的机制不能应用于水稻。
 
令人惊讶的是,双叶植物和单子叶植物之间有很多不同的部分,这也是研究单子叶植物的原因。
 
4. 研究小组发现的内容
 
解析本应位于雌蕊内部的胚珠缺失的水稻,成为这项研究成果的基础。
 
这种水稻由于胚珠缺失而无法种植水稻,TAB1基因功能也丧失了。
 
TAB1基因功能丧失的水稻被称为tab1突变体,但在这个突变体中,干细胞根本不存在,在雄性、雌性种子形成时观察到干细胞的存在,在胚珠形成时,干细胞消失。
 
TAB1基因被公认为对植物发育至关重要的基因,由TAB1基因合成的蛋白质也存在于人类中,名为米特根活化蛋白激酶激酶激酶7相互作用蛋白1。
 
激酶是三个连续的激酶,激酶基本上是磷酸化酶,A激酶磷酸化一种叫做A的物质,A激酶激酶磷酸化这种A激酶。
 
磷酸化A激酶激酶的酶被命名为A激酶激酶,因此名称由三个激酶组成。
 
现在,研究结果表明,TAB1基因在雄性、雌性移植的形成时期没有干细胞维持作用,但在胚珠形成时期对干细胞维持至关重要。
 
这一发现表明,水稻的独特机制不同于以前的拟南芥,在胚胎形成中存在独特的遗传机制。
 
然而,这并没有揭示水稻花器官中干细胞的机制。
 
虽然TAB1基因在胚珠形成期间需要TAB1基因来维持干细胞,但目前还不清楚雄性、雌性卵体形成时间以及哪些分子控制着干细胞数量的维持。
 
今后,在花器官中,了解干细胞数量在所有生长步骤中保持的完整情况非常重要。
 
5. 水稻改良研究成果的积累
 
在日本的农业研究期间,不断地进行品种改良,不断地开发适应环境的品种,味道优良的品种。
 
与此同时,根据地球的气候变化,预测日本将来会变成什么样的气候,并进行适应那个环境的品种改良。
 
虽然目前还在使用传统的“挂钩式”培育新品种的方法,但将干细胞等细胞工学、分子生物学的研究方法所获得的知识运用于品种改良的行动也越来越活跃。
 
在以大米为主食的日本,这种水稻的研究非常重要。
 
与日本人的生活息息相关的“粮食”研究,在很多公共研究机构和部分民间研究机构都在积极开展。
 
特别是与干细胞相关的研究,投入了大量的研究人员和研究资金,将来也许会迎来不使用农田,用工业干细胞生产大米的时代。
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