研究发现与气孔发育三个阶段相关的基因

        陆生植物的叶子和干上分布有许多“微小的嘴”——气孔。气孔打开时，植物吸入光合作用所需的CO2，同时允许水分蒸发，将根部的水牵入（蒸腾作用），如果水分蒸腾过多，围绕气孔的两种细胞会将气孔关闭。因此，气孔可以防止植物水分丧失。

        最近，华盛顿大学生物学副教授Keiko  Torii率领的研究小组发现两个可以指导气孔发育的新基因，并将这两个基因命名为Speechless和Mute。06年12月20日在线版《Nature》杂志两篇文章中，Torii小组和斯坦福大学另一支研究小组分别对这两个基因进行了独立报道，各自独立发现了Speechless基因和其在启动气孔发育过程中的作用。

        另外，Torii的文章中还提到另一种基因——Mute，这种基因激发决定细胞何时完全传变为气孔的中间步骤。今年早期，斯坦福小组发表文章，称Fama基因控制气孔发育的最后步骤。

        《Nature》文章第一作者Lynn  Pillitteri说，Speechless、Mute和Fama是三个紧密相关全要素，对研究植物和动物的生物学家都很有吸引力。每一种都是拥有helix-loop-helix区的碱性蛋白。helix-loop-helix区是一个较为古老的序列，控制许多生理学和发育生物学过程。并且，Speechless、Mute  和Fama具有非常相似的DNA序列，可能来源于同一个基因的复制和进化，通过轻微的变化，赋予植物额外基因。

        图：Speechless基因驱动分裂，启动气孔发育（没有Speechless，细胞成为植物表面的蜡膜（wax-coated）和interlocking  pavement  细胞）。在Speechless之后又经过两或三次分裂，Mute导致保卫细胞母细胞（guard  mother  cell）形成，Fama引起保卫细胞母细胞等分为两个保卫细胞。保卫细胞与其名字的蕴意一样，保卫气孔的开启。

        有两到三个特征相似的基因将使植物“自由发挥，发育出现代植物拥有的更加精致的气孔。”其它生物学家在动物身上也发现了相似的事件。将细胞分化为肌细胞的能力也受到碱性helix-loop-helix蛋白与DNA之间连续的相互作用所控制。

        植物和动物中，这种控制干细胞分化程序的关键的调节基因的保守性，成为大批生物学家饶有兴趣的研究课题。（生物通记者  子元） (责任编辑：泉水)

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