Science：利用干細胞獲得“超級水果”
【導讀】冷泉港實驗室（CSHL）的科學家們在番茄中鑒定了控制干細胞生產(chǎn)的基因。這些基因發(fā)生突變會使番茄結出巨大的果實，比如牛排番茄（beefsteak tomato）。人們可以在此基礎上調(diào)節(jié)任何果實的大小，Science網(wǎng)站特別刊文對此進行了介紹。
原始的野生番茄只能結出橄欖大小的漿果。不過在十六世紀早期西班牙探險家將番茄帶入歐洲時，人工栽培的番茄就已經(jīng)相當龐大了。牛排番茄是目前最大的一種番茄，往往可以達到一磅重，被科學家們認為是自然界的怪咖。
CSHL副教授Zachary Lippman及其同事發(fā)現(xiàn)，牛排番茄的大小與其生長錐（分生組織）的干細胞數(shù)量有關。數(shù)百年前番茄基因CLAVATA3自然發(fā)生了突變，導致干細胞異常增殖。人們選擇這種罕見的突變進行培育，就有了我們今天的牛排番茄。這項研究發(fā)表在五月二十五日的Nature Genetics雜志上。
與動物一樣，植物干細胞也能分化成多種細胞類型，形成各種組織和器官。不過干細胞過多并不是好事，比如人體內(nèi)干細胞過多會引起癌癥。在植物中，干細胞生產(chǎn)失控會導致生長失衡威脅植物的生存，這一微妙的平衡被活性相反的基因控制。
在番茄中，WUSCHEL基因促進干細胞形成，而CLAVATA基因抑制干細胞生產(chǎn)。一些CLAVATA基因編碼位于細胞表面的受體蛋白，它們相當于鎖；能夠結合這些受體的一系列蛋白相當于鑰匙。當鎖被鑰匙打開時，就會生成信號讓WUSCHEL放慢速度。可想而知，如果CLAVATA基因發(fā)生改變，植物分生組織就會產(chǎn)生過多的干細胞。
Lippman等人發(fā)現(xiàn)，阿拉伯糖基轉移酶（AT）負責給一個CLAVATA鑰匙（CLAVATA3）添加阿拉伯糖分子，這些糖分子是鑰匙開鎖的關鍵。研究顯示，改變CLAVATA3上的糖分子數(shù)量，就能改變干細胞的數(shù)量。CLAVATA3一般具有三個糖分子，此時植物正常生長。如果CLAVATA3缺失一個以上的糖分子，這把鑰匙就無法開鎖，不能發(fā)出抑制干細胞生產(chǎn)的信號，導致番茄果實長得特別龐大。研究人員指出，牛排番茄就是這樣形成的。
CLAVATA通路在進化上是高度保守的，存在于所有的植物中。也就是說，任何植物都存在著牛排番茄那樣的生長潛力。研究人員指出，人們可以通過調(diào)節(jié)CLAVATA鑰匙上的糖分子數(shù)量或者其他影響通路的組分，來自定義植物果實的大小。
