為什麼插枝的時候,新的根總是在切斷處附近長出來?

更新於 2024/07/29閱讀時間約 3 分鐘

玩過插枝嗎?植物最讓人覺得厲害的地方就是,只要剪下一條枝條插進土裡,過一段時間就會長成一株新的植物。有時候難免會想,如果我們也可以透過類似的方法來製作分身,這樣工作效率不知道會不會提高?


當然,想歸想,實際上是不可能達成的。但是,如果在插枝的過程中,曾經好奇把枝條拔起來看看的話(雖然我做過,但不建議這樣做囉),就會看到在枝條的截斷處,開始長出新的根(稱為「不定根」,adventitious roots)。


是否曾想過,為何不定根總是在枝條的截斷處附近長出來呢?最近的一個研究成果,解釋了部分的疑惑。


研究團隊使用阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)為材料。他們選取5天大的幼苗,從胚軸與根的連接處將整個根系移除。然後,將胚軸與子葉移到新的培養基上,提供持續光照,來進行觀察。



他們發現,在傷口附近有一些基因的表現開始上升,包括了合成生長素(auxin)的酵素以及關掉細胞分裂素(cytokinin)信號的蛋白質KMD2。


其中,合成生長素的酵素表現量上升,將更多的IBA(吲哚-3-丁酸)轉化為有活性的生長素IAA;當IAA濃度提高,就會促進新的根的產生。


但是,為什麼要讓KMD2表現量上升呢?原來,細胞分裂素會透過促進運輸蛋白TOB1的表現,來抑制根的形成。當TOB1變多的時候,就會有更多的IBA被運到液泡中,這樣能被酵素轉化為IAA的IBA就變少了。而IAA變少也就意味著新的根就長不出來了。


那麼KMD2在這中間扮演什麼角色呢?研究團隊發現,KMD2主要是透過促進「B型ARR蛋白」的分解,讓細胞分裂素的信號被「消音」。所以,當研究團隊讓KMD2大量表現的時候,植物就會形成更多的不定根、而且形成不定根的區域也擴大了;相對的,少了KMD基因的植物,不定根的形成就變少了。


另外,研究團隊也發現,大量表現KMD2的植物,對IBA更敏感,產生更多不定根;這意味著KMD2應該是在IBA的上游。另外,大量表現KMD2的植物,它的TOB1就變少了,這顯示KMD2的「黑手」對TOB1的表現也有影響。


總而言之,他們發現在植物長出不定根的過程中,KMD2擔任重要的角色。它透過抑制細胞分裂素信號、影響IBA代謝以及TOB1的表現,來調節生長素與細胞分裂素產生的位置,從而決定不定根到底要從哪裡長出來。


參考文獻:


Damodaran, S., & Strader, L. C. (2024). Factors governing cellular reprogramming competence in Arabidopsis adventitious root formation. Developmental Cell, 59(1), 1-14. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2024.06.019


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