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      細胞質(zhì)流與Chara藻類巨細胞內(nèi)的信號傳遞有關(guān)
      
			
      
				2019-04-22 11:16:15
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      Chara藻類是古老的植物生物，常見于淡水水庫，在含鹽水的水體中很少發(fā)生。這種藻類的一個不尋常的特征是單個細胞的巨大尺寸，其直徑可達1毫米，長度可達數(shù)厘米。該特征使Characean藻類成為細胞內(nèi)信號研究的獨特主題，其與細胞某些部分(例如，當它們被觸摸或照射時)的信號分子的出現(xiàn)以及它們向其他細胞區(qū)域的繁殖有關(guān)。隨著這些細胞內(nèi)信號的傳播，它們會引起各種生理反應(yīng)，包括光合作用和呼吸作用的變化。
      

      細胞質(zhì)流與Chara藻類巨細胞內(nèi)的信號傳遞有關(guān)
      

      發(fā)表在功能植物生物學(xué)上的論文集中討論細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)問題的一個方面 - 細胞質(zhì)在Chara藻類細胞內(nèi)信號分子傳遞中的作用。眾所周知，填充活細胞的細胞質(zhì)處于幾乎連續(xù)運動的狀態(tài)，并且僅在壓力下停止移動。研究人員提出了一個假設(shè)，即這種運動可以參與細胞內(nèi)信號化合物的轉(zhuǎn)移。
      

      為了測試所提出的假設(shè)，用低強度光照射Chara細胞的一小部分，其激活光合作用過程并增強照射區(qū)域中的熒光。進一步的研究表明，在位于細胞質(zhì)流下游的細胞區(qū)域中，在距離照射區(qū)更遠的植物的暗淡部分也觀察到熒光增強。
      

      相反，照明區(qū)域上游的區(qū)域沒有改變它們的熒光。該結(jié)果表明，即使在弱照射下，信號分子也在照射區(qū)域中形成。這些分子與移動的細胞質(zhì)一起繁殖，影響光合作用并增強藻類細胞其他部分的熒光。在額外測試的過程中，對電池施加電流，導(dǎo)致細胞質(zhì)流暫時停止。在這些條件下，信號傳播在電流作用后立即顯著減慢;隨著時間的推移，它又達到了初始速度。用細胞松弛素(一種減緩細胞質(zhì)流動的物質(zhì))處理Chara細胞導(dǎo)致信號傳播速度逐漸降低。
      

      根據(jù)研究員Vladimir Sukhov的研究，基于實驗結(jié)果開發(fā)了一個數(shù)學(xué)模型，該實驗結(jié)果描述了細胞內(nèi)信號在不同速度的細胞質(zhì)運動中的傳播。該模型還考慮了信號化合物分子的擴散過程。“所提出的模型很好地描述了實驗結(jié)果，并且可以預(yù)測各種條件下信號傳輸?shù)男?，包括不同的細胞質(zhì)流速度，”Sukhov指出。
      

      該小組獲得的結(jié)果具有根本重要性，因為首次顯示細胞質(zhì)流可以在植物細胞內(nèi)信號的傳遞中起重要作用，并且提出了數(shù)學(xué)模型用于這種傳播的定量描述。同時，結(jié)果也有很大的應(yīng)用。由于細胞內(nèi)信號在使植物適應(yīng)不利因子的作用中起重要作用，因此調(diào)節(jié)它們的能力提供了另外的工具來控制農(nóng)業(yè)植物對這些因子的抗性，從而提高其產(chǎn)量。
      

      功能植物生物學(xué)中發(fā)表的數(shù)據(jù)顯示了開發(fā)控制細胞內(nèi)信號的方法的新潛在應(yīng)用通過調(diào)節(jié)細胞質(zhì)運動的速度。很明顯，在實踐中實施這些方法是一項相當大的挑戰(zhàn)。為了解決這一任務(wù)，研究人員必須首先確保細胞質(zhì)流在細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)中發(fā)揮重要作用，不僅在Characean藻類中，而且在從實際觀點來看最受關(guān)注的農(nóng)業(yè)植物中。此外，研究人員必須找到控制開放場或溫室條件下細胞質(zhì)流的方法。這里提出的數(shù)學(xué)模型可以成為解決這個問題的重要工具 - 對該模型的分析將能夠預(yù)測獲得所需應(yīng)用結(jié)果所必需的細胞質(zhì)流參數(shù)的變化。
      
			

			
        
      
			
      
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