促进植物根系发育的“代码”已经找到

植物的根越多越长，吸收的水分和养分越多，但到底是谁在控制植物的根系生长？最近，山东农业大学的李霞教授在国际顶级生物学杂志《植物细胞》上发表了一篇封面文章，揭示了植物根尖分生组织发育过程中PLT1的转录调控机制，为进一步分析植物核转运蛋白的信号通路提供了新的线索。

根系的长度影响植物与周围环境的接触面积。一般来说，根越多越长，吸收的水分和养分就越多，植物就会长得更好。植物根系的生长是高度可控的，其生长主要依靠根尖。根尖分为根冠、分生组织、伸长区和成熟区，其中伸长区是根系生长最快的部分，而伸长区的细胞来自分生组织区，即根尖分生组织区的干细胞可以通过不断的分裂和分化保证根系的持续生长。

研究表明，转录因子(转录因子是细胞的蛋白质哨兵，决定DNA中某些特定基因的表达)PLT1在茎尖分生组织区域干细胞的分裂和分化中起着关键作用。根尖的不同部位有不同浓度的PLT1。高浓度的PLT1抑制细胞分裂，维持根干细胞的稳态。分生组织中PLT1的中等浓度促进了细胞分裂。低浓度PLT1促进细胞分化。然而，在植物根尖的不同区域建立和维持稳定的PLT1浓度的机制尚不清楚。

当李霞的团队研究顶端分生组织中干细胞分裂和分化的机制时，他们发现了一种新的转录调节因子JANUS。他们的研究结果表明，JANUS可以吸引来自根尖分生组织细胞的RNA聚合酶II(RNA聚合酶II)与PLT1基因启动子结合，促进PLT1基因从脱氧核糖核酸(DNA)合成信使RNA (mRNA)，即PLT1最终可以通过基因转录过程影响PLT1在根尖不同区域的蛋白浓度。

研究小组还发现，生长调节剂(GIFs)可以与根尖分生组织细胞中的RNA聚合酶II竞争，削弱JANUS对PLT1基因转录的促进作用，从而抑制PLT1基因转录。而JANUS和GIFs这两种调节因子，调节着根尖分生组织细胞中PLT1基因的转录，它们都依赖于核转运蛋白IMB4(能识别需要进入细胞核并转运至细胞核的蛋白质)。

研究结果揭示了植物根尖分生组织细胞中调控关键基因PLT1的调控因子和机制，为研究人员进一步了解根系生长调控机制提供了重要线索，也为培育节水节肥作物品种提供了分子基础。