解密葉片呼吸關鍵蛋白質 中研院研究登國際期刊
(中央社記者張雄風台北11日電)由中央研究院副研究員何金敏領軍的研究團隊,發現葉片呼吸的秘密藏在細胞核,透過關鍵蛋白質HDL,破解植物氣孔生成新機制。相關成果已發表於「自然通訊」期刊。
中研院今天發布新聞稿表示,中研院植物暨微生物學研究所副研究員何金敏領軍的研究團隊揭示了細胞核內部的染色質組織如何影響葉片細胞的發育,並為未來探索植物環境適應機制提供新的研究方向。研究成果已發表於「自然通訊」(Nature Communications)。
植物葉表有一群特殊的基底前驅細胞,具有極高的發育彈性,它們可以選擇「繼續分裂」產生氣孔前驅細胞,或是「停止分裂」轉向分化為一般的表皮細胞或葉毛。但植物到底如何做出這個選擇,一直是生物學上待解答的謎題。
研究團隊首度證實有一種關鍵蛋白質HDL,能調控細胞核內的染色質結構,進而影響細胞增生與分化的平衡,以及氣孔與葉毛的生成數量。
研究團隊發現缺少HDL的植物,細胞核內的染色質組織改變且基因活動降低,導致細胞分裂次數減少、多倍體細胞比例增加,最重要的是「葉片出現氣孔變少、葉毛增多的現象」。
進一步追究HDL如何影響細胞命運,研究團隊觀察到HDL分布於細胞核內染色質「活化」與「抑制」區域的交界處,彷彿扮演協調者的角色,協助維持兩種染色質的狀態。
研究團隊並結合植物發育生物學、細胞生物學、表觀遺傳學及基因體學等跨領域專長,發現HDL並非只調控單一發育基因的表現,而是透過協調染色質組織與基因活動,影響細胞「增生」與「分化」之間的平衡,進而改變氣孔與葉毛的形成。
這項發現成功串連了「染色質架構-細胞命運-葉片發育」的完整脈絡,證實HDL是影響植物細胞生長的關鍵底層角色,也解答了科學界長久以來的謎題,幹細胞究竟如何決定持續分裂或進入分化,為未來從細胞核微觀結構探索植物發育,開拓了全新視野。(編輯:管中維)1151111