世界上研究最多的植物之一可以长出额外的器官

世界上研究最多的植物之一可以长出额外的器官

在过去的几十年里,拟南芥(通常称为水芹)一直是科学研究的主要植物模型,出现在数万篇论文中。它的基因组相对简单,生命周期较短,使这种杂草状的小植物成为基因操作和实验的理想对象。然而,这么多年来,没有人注意到这种植物的主力有时会长出一种奇怪的、未命名的附属物。

首先,我们来了解一下植物的解剖结构:花的中央茎称为花梗。从花梗上分出的是较小的花茎,称为花梗。然而,在特定的拟南芥品种中,如果条件合适,就会长出一种新命名的器官,称为花梗。花梗从花梗水平伸出,然后像肘部一样向上弯曲以支撑产生花的花梗。研究人员以悬臂梁(桥梁等结构中的建筑支撑物)命名了这种神秘器官。

这株拟南芥上长有一个大裂片和两个小裂片。这些额外的附属物通常在日照不足时生长。Timothy Gookin

经过十多年的研究,科学家证实,cantil 是拟南芥解剖学中完全独立的一部分,而不是任何先前描述的植物器官的一部分。他们在《发展》杂志上发表了他们的研究成果

这项研究的主要作者、宾夕法尼亚州立大学分子生物学家蒂姆·古金 (Tim Gookin) 于 2008 年首次注意到坎蒂尔,当时他还是博士后研究员。它们激起了他的兴趣,但他认为这些结构是异常的,是某种突变或交叉污染的产物。但随着研究的深入,古金一次又一次地注意到这些小肘状结构,包括野生菌株。在排除了土壤、水、肥料和空气供应的影响后,古金认为坎蒂尔并没有什么异常——它们一定是植物自然产生的部分。

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“我们花了 12 年多的时间进行实验,才真正了解了我们所看到的情况,并了解了坎蒂尔是如何被调控的,”古金在一份声明中说。“这项研究需要 3,782 株植物生长至完全成熟,并对 34 个独特植物品系中的 20,000 多根带花茎进行人工检查。”

拟南芥是卷心菜和芥菜的近亲,最早在 16 世纪被描述。2000 年,它成为第一个进行基因组测序的植物。这些勇敢的野草曾在国际空间站上种植,中国甚至将一些植物送上月球。这种植物长期以来一直站在科学界的中心舞台,却拥有一个未被发现的器官,这一事实让许多科学家感到震惊。

“如果你告诉我亚马逊流域一种奇怪的植物中有一个新器官,我一点也不会感到惊讶,”法国国家科学研究院植物生物学家弗朗索瓦·帕西 (François Parcy) 告诉《科学新闻》 ,他没有参与这项研究。“令我震惊的是,这发生在拟南芥中。这真是令人惊讶。”

坎蒂尔藻之所以这么长时间未被发现,可能是因为它们的形成需要相当特殊的条件。开花延迟会促进它们的生长,这通常发生在春季,那时白天时间较短。当拟南芥处于开花期时,肘状分支就会出现,在花朵开始绽放时伸出来支撑植物。但是当光线整天照射时,比如在实验室条件下,坎蒂尔藻就不会出现。

目前还不清楚,假丝酵母​​菌对拟南芥植物有何进化优势(如果有的话)。无论如何,这一发现让古金兴奋不已,他向《国家地理》杂志表示:“还有很多东西有待发现!”

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