Science：David Ehrhardt等人揭示光源方向影响植物生长模式机制
美国斯坦福大学卡内基科学研究所等机构的David Ehrhardt研究小组在新研究中提供关于细胞骨架重组过程运作机制的惊人证据，并提供了一些重要的数据揭示了光源方向是如何影响植物的生长模式的。相关文章发表于2013年11月07日的《science》杂志上。
science：David Ehrhardt等人揭示光源方向影响植物生长模式机制
细胞骨架为每个植物细胞提供了一个内部支架，引导细胞壁的构建及生物整体的生长。调节细胞生长的环境和激素信号会导致这一支架重组。对细胞起支持作用的细胞骨架是由大量称之为微管的管形蛋白纤维所构成。通过引导细胞生长和发育，这一支架对于支持许多重要的植物功能，如光合作用、养分富集和繁殖起至关重要的作用。
细胞骨架似乎并不是通过移动细胞内的微管来进行重塑，而是通过改变微管阵列组装或去组装的方式来改变自身。Ehrhardt研究小组利用先进的工具观察了不同条件下这些微管阵列重组的过程。
结合这些成像数据和遗传实验的结果，揭示了植物定向微管阵列的机制。一个叫做katanin的蛋白驱动了这一机制，它重定向了微管响应蓝光生长。katanin介导了特异性地切割微管交叉位点，使得在这些位点生成新的微管，导致了更理想方向上的新微管快速扩增。
Ehrhardt 解释说：“以往的一些研究将微管组织与细胞生长联系到一起，结合我们的遗传数据表明了这种重建是植物转向光源生长，一种称之为向光性现象的必要条件。由于katanin保守存在于动物和植物之间，我们的研究结果对于在包括人类细胞在内的其他细胞类型中构建细胞骨架也具有较广泛的意义。”
“这是一项特殊的研究工作，它借鉴了卡内基科学研究所Winslow Briggs数十年来对于蓝光感知的开拓性研究发现。Ehrhhardt研究小组第一次说明了蓝光驱动细胞骨架组织改变的机制，这是细胞壁结构和机械特性的基础。这些特性对于光诱导植物生长弯曲至关重要，”系主任Wolf B. Frommer说。他将这项研究称之为“是一项奇妙的研究工作，是蓝光研究历史的一个里程碑。”
原文摘要：
A Mechanism for Reorientation of Cortical Microtubule Arrays Driven byMicrotubule Severing
Jelmer J. Lindeboom, Masayoshi Nakamura, Anneke Hibbel, Kostya Shundyak, Ryan Gutierrez,Tijs Ketelaar, Anne Mie C. Emons, Bela M. Mulder, Viktor Kirik, David W. Ehrhardt
Environmental and hormonal signals cause reorganization of microtubule arrays in higher plants, but themechanisms driving these transitions have remained elusive. The organization of these arrays is required to direct morphogenesis. We discovered that microtubule severing by the protein katanin plays a crucial and unexpected role in the reorientation of cortical arrays as triggered by blue light. Imaging and genetic experiments revealed that phototropin photoreceptors stimulate katanin-mediated severing specifically atmicrotubule intersections, leading to the generation of new microtubules at these locations. We show how this activity serves as the basis for a novel mechanism that amplifies microtubules orthogonal to the initialarray, thereby driving array reorientation. Our observations show how severing is utilized in a constructive way to build a new microtubule array.
