科学研究所 (IISc) 的研究人员最近发表在Nature Plants 上的一项研究阐明了植物中的简单叶子(叶子的两种基本形式之一)是如何发育的。该团队包括来自微生物学和细胞生物学系 (MCB) 的研究人员及其来自班加罗尔 Shodhaka Life Sciences 的合作者。

植物有单叶或复叶。例如，据说一棵芒果树具有简单的叶子，因为它们只有一个完整的叶片。另一方面，gulmohar 树具有复叶，其中叶片被解剖成多个小叶。然而，简单叶和复合叶都是从分生组织(存在干细胞的茎尖)萌芽的棒状结构开始的。这些被称为原基的棒状结构如何产生简单的或复合的叶子，在过去几年中一直是许多研究的主题。

在这项研究中，作者在一种叫做拟南芥的植物中发现了两个基因家族，它们通过它们编码的蛋白质调节简单叶子的发育，拟南芥是植物生物学中一种流行的模式生物。这些基因家族——CIN -TCP和KNOX-II——编码称为转录因子的蛋白质，这些蛋白质抑制边缘新小叶的形成，从而产生简单的叶子。研究人员同时抑制了两个基因家族的多个成员;这导致简单的叶子变成了无限期产生传单的超级复合叶子。然而，当作者独立抑制这两个基因家族中的任何一个时，叶子并没有变成复叶，这表明这些基因协同工作。

此外，只要它们具有必要的生长条件，这些突变叶子就会继续保持年轻和生长。虽然拟南芥的叶子通常在 30 天左右成熟并在 60 天后枯萎，但这些具有抑制CIN-TCP和KNOX-II基因家族的突变植物的叶子在研究人员跟踪它们时(175 天)就会生长——并且可能会继续生长在必要的条件下持续数月或数年。

“虽然科学家们已经能够通过操纵某些基因的表达将复叶转化为简单的叶子，但我们的报告是第一个相反的报告，”MCB 副教授、该论文的资深作者 Utpal Nath 说。 .

研究人员还发现，叶植物，其中两个基因家族被抑制，而相比之下，正常的拟南芥的叶子，显示年轻不成熟的叶RNA签名并积极分裂细胞甚至超越了其典型的成熟期。RNA 是一种化学信使，它携带来自合成蛋白质所需基因的指令。

除了提供对植物发展的见解之外，从长远来看，这些发现可以启动和培育食品行业的创新。作为克里希纳·雷迪·查拉 (Krishna Reddy Challa)，前博士。MCB 的学生和该研究的共同主要作者说，“人们可以使用这种技术来改变自己选择的沙拉叶的形状，或者增加它们的生物量。例如，你可以将菠菜叶的形状改变为看起来像生菜。”

“由于一旦CIN-TCP和KNOX-II 基因被抑制，叶子就不会成熟，因此您可以控制植物的寿命，从而延长其保质期，”博士 Monalisha Rath 补充道。MCB 的学生和该研究的共同主要作者。