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发表于 2013-04-27 07:04 | Tags 标签:, ,

我们在赞美一名美女时只称赞她的上半身的曲线如何婀娜多姿,却对下半身两条修长的腿置之不顾,这是多么失礼的一件事情!如果把植物比作是人的话,植物地上的茎叶大概是腰部以上的躯干部分,而腰部以下的腿脚则要被统统划为埋在地下的根。所以在看一株植物的时候,只看到它在地上的部分而忽略的地下的部分,对植物来说也是一种“非礼”呢。

人体不同部位的毛发浓密程度不一,拿腿来说,有的人腿毛浓重,有的人两条腿光溜溜的。有的女孩子为了夏天穿短裙好看,每年都要花很大的心思去除腿毛。然而许多脱毛产品往往“拔之而后不快”,比如《Friends》中就有一幕Joey和Phoebe互撕脱毛蜡的镜头,让我一个大男人看了心里都隐隐作痛。

人的腿上有腿毛,植物的根上也有毛。注意我们说的不是植物的侧根,而确实是每条根上长出来的毛——根毛。人类的腿毛还残存有什么作用暂时还不清楚,但植物的根毛作用可就大了——它可以让植物的根和土壤接触得更紧密;可以增大植物根系的表面积,从而增加植物从土壤中吸收水分和营养的能力;还有研究认为根毛可能与根瘤的形成有关。

人的腿毛可能长得杂乱无章,但植物的根毛却可以长的井然有序——对,你没有看错,有些植物的根毛不是乱长的。不信?让我们来看看这张图。

【图1. 根的横切】

如果告诉你H细胞是根毛细胞,N细胞是非根毛细胞,你看出在拟南芥(植物学研究普遍采用的一种植物)里头,根毛的生长规律吗?好好想想,10秒钟再往后翻吧~

=======================认真思考的分割线====================

好了,现在公布答案,根毛细胞基部位于两个皮质细胞(cortex cell)的交界处,而非根毛细胞的基部只接触到一个皮质细胞,亲,你答对了吗?

可能你对这个答案并不服气,觉得这只是一个巧合。为了说服你拟南芥的根毛确实是有规律地生长的,我要提到本文中出现的第一个基因(终于出现基因了啊喂!)。这个基因叫做GL2,只在非根毛细胞内有表达。我们是怎么知道的呢?一个方法是把一个标记基因(可以起指示作用的基因,比如会有荧光或者有颜色)放在只有GL2基因表达的细胞内(具体过程需要的知识我就不赘述了,有兴趣的朋友可以私下交流),然后去看这些荧光和颜色在哪里出现 (图2)。

【图2. 根的纵视图,蓝色标识非根毛细胞】

好了,我们知道GL2只在非根毛细胞内出现,而且把非根毛细胞给标记上了颜色,让我们把根横过来切切看,如果这些有颜色的非根毛细胞基部只有一个皮质细胞(还记得吗?上道问答题的答案),那么就为我们的答案提供了一个有力的证据。而实际上,根部横切的结果不但与我们的结果吻合,而且这个规律早在根毛开始伸长前就已经存在了 (图3)。在生物学里,我们称这个细胞的命运已经被决定了——这个细胞只能发育成非根毛细胞。

【图3. 根的横切,蓝色标识非根毛细胞】

我们今天要提到的第二个基因会改变这个规律,在说到这个基因前我们再来思考一个问题——有什么方法可以找到会改变这个规律的基因呢?提示,我们会用到上文中用到的颜色标记。

=======================认真思考的分割线====================

好了不卖关子了,如果我们把上文中提到的,已经有标记的植物的种子去做一个人工诱变,然后在成千上万的幼苗中去寻找根毛生长不再规律的植株,我们可以近似的认为,影响整个规律的某个基因被突变掉了。也就是通过这个方法,我们找到了第二个基因——SCM基因。

【图4. scm基因突变后,根毛生长不再有规律】

在SCM基因不起作用的情况下(突变),我们可以看到根里头的本来有规律的蓝色分布变得杂乱无章,SCM基因也因此得名(SCraMble,有混乱之意)。现在的研究发现,SCM能够合成一个定位在细胞膜上的信号受体。虽然这个信号是什么现在尚无定论,但现有的模型中,SCM与受它控制的一些基因确实有决定细胞命运的作用。

看到这里,可能会有人问,有些人腿毛很稀或者干脆没有腿毛,植物里有这样的情况吗?我的回答是:“还真有”。本文介绍的最后一个基因KJK2是一个类纤维素合成基因。当KJK2这个基因被突变掉以后,拟南芥就不再有根毛了(图5)。发现这个基因的科学家肯定看了不少电视剧,因为KJK就来源于一个电视剧内的光头角色Kojak (图6)。

【图5. “光腿”的根】

【图6. 荧幕上的Kojak】

关于植物根毛合成的机制虽然我们现在已经了解了很多,但是仍然有很多的细节需要我们的一点一点填充。不过可以确定的是,包括我在内,还会有越来越多的科学家投身于这个“搞毛”的洪流中去。

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20 Responses to “搞毛的基因”

  1. 静茗说道:

    不晓得文章一开始写腿毛与后面说植物根毛有什么关联,比喻不恰当

    • 子隐于斯说道:

      显然是想先卖个小萌,结果可耻地失败了

    • 浪漫果汽说道:

      我觉得文章开局很有吸引力啊~~探讨植物根毛类的文章一定要如规如矩的开篇吗?

      • 来峰神说道:

        我也这么认为,可能是“静茗”的笑点有点高了。

  2. 我只是一小小鸟说道:

    不是乔伊和菲比互撕,是莫妮卡和菲比。

  3. ZHX说道:

    卖萌可耻~

  4. greencell说道:

    挺有意思的一个话题。

  5. 拉拉说道:

    对于这篇文章,其实我更关注人类的毛发。

  6. 罐头肉说道:

    没搞懂啊!

  7. 乌镇住宿www.wuzhenlg.com说道:

    哈哈,文章开头的 我喜欢

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  8. 隐矢宇说道:

    搞毛啊,哈哈。

  9. 谢天佑说道:

    这是不是表现了所有生物源于共同祖先啊??

  10. Bing说道:

    应该是Monica跟Phoebe相互拔毛吧

  11. jw1339说道:

    看到“冷月如霜”就赶紧进来了

  12. e商软件说道:

    研究的比较冷门哦, e商服装管理软件:www.vidarsoft.com

  13. 茶茶说道:

    求解怎么把标记基因放在细胞内

  14. 徐轩宇说道:

    按道理来说,大学通用生物学有好好学的话,这种东西应该是很轻松就可以了解的。