植物细胞从母细胞继承了上下哪里的知识

对所有生物来说，知道哪条路上升，哪条路下降是很重要的。对于生长在土壤和花朵上方的植物来说，这种偏振误差会导致一系列问题。在植物中，整个有机体的极化取决于每个极化的细胞。然而，细胞分裂可以破坏极化。如何重新建立极性是未知的——直到现在。奥地利科学技术研究所(奥地利IST)的研究人员解决了一个难题：他们发现植物细胞从母细胞中继承了上下位置的知识。这项研究是由奥地利科技学院(IST Austria)教授JiFriml领导的。第一作者是自然植物Friml小组的博士生Matou Glanc和MatyFendrych。

生长素的定向运输在植物中建立了极化，但是这种运输依赖于每个细胞中PIN生长素运输体的极性分布。这意味着每个细胞必须按极性组织，这样工厂才能向下区分。然而，细胞分裂带来了挑战：在每个部门，极性膜蛋白(如PIN生长素转运蛋白)的运输被重定向到两个新形成的膜。因此，每次分裂后，一个子细胞中的PIN生长素运输体的运输极性丧失。如何再次设置正确的极性不得而知。使用一种新的转基因拟南芥植物系列，其中荧光PIN生长素转运蛋白只能在分裂细胞中进行，研究人员实时跟踪PIN蛋白的极性和细胞分裂。

第一作者Matou Glanc说，他们的发现令人惊讶。“我们认为，细胞需要与邻居沟通，以正确地重新建立极性。所以我们首先寻找细胞间传递的信号。但是我们没有找到这样的东西。相反，我们发现极性是通过母细胞产生的。”格兰克补充说，目前还不知道母细胞是如何“告诉”它们的子细胞的。“我们知道极性信息不是由邻居的信号传递的，而是由母细胞传递的——我们仍在试图了解它是什么样的。”

研究人员还发现，从细胞表面移除的蛋白质的内吞作用对这种极性重建至关重要。以前，人们认为分裂后“错误”细胞侧的PIN生长素转运蛋白通过内吞作用被去除，并穿梭到右侧。在论文中，研究人员表明，错位的转运蛋白没有被四处转运，而是被吞噬和破坏。制作一个新的PIN传输器，并将其插入细胞膜的正确一侧。

一组激酶PINOID及其同源物WAG1和WAG2通过称为磷酸化的化学反应修饰PIN转运蛋白，并且确定它们的极性也是至关重要的。所有三种激酶不再起作用的植物，细胞分裂后都无法重建极性。在这些突变体中，我们看到了当植物出现极性错误时会发生什么：根不会沿着重力向下生长到土壤中，而是波动和转动。

Glunk表示，尽管这项研究为如何重建极性提供了一些关键答案，但仍有更多问题有待解决。“我们已经确定，内吞作用和磷酸化作用是建立极性的关键步骤，并且我们已经证明极性是从母亲那里遗传的。但是我们仍然需要找到遗传信息的本质。它是细胞固有的，但究竟是什么蛋白质，还有脂质或糖的参与，还有待观察。”

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