干细胞形态发生程序控制
Morphogenetic
developmental programs-Stem cells
编 者：Tatyana Batygina
出 版 社：Nova Science Publishers, Inc.
索 书 号：Q24/B336/2011/Y
藏书地点：武大外教中心
我们常说的干细胞多数是在讨论人类干细胞。那么什么是植物的干细胞呢？简单来说，植物的干细胞就是植物体内的两“团”细胞。这两团细胞分别位于植物的顶端分生组织和根尖分生组织中。植物干细胞具有很强的自我更新能力，更重要的是它们可以分化成为其他类型的植物细胞，最终产生出新的植物器官。茎、叶和花这三大地上器官就是由位于顶端分生组织中的植物干细胞所产生。而位于地下的根，则需要根尖分生组织中的干细胞，来补充其因为与土壤接触而造成的磨损。和动物不同，高等植物只能固着生长的特点决定了其能够根据复杂的环境条件不断地调整器官的发生和发育进程。植物生长发育的这种可塑性是由于在茎尖和根尖生长点分生组织中央有一个具有持续分裂能力和分化功能的干细胞组织结构。这些干细胞伴随着植物的一生，它们的分化不仅产生了所有的地上和地下器官，而且会根据内外环境信号来决定器官的发生、生殖生长、成熟和衰老等生物学过程。因此植物干细胞是生长发育的源泉和信号调控中心。全能干细胞能够让植物在整个生命周期中产生新的器官。但是到目前为止，人们还不清楚激素和遗传因子如何共同作用来防止植物生长受阻或疯长。已经有研究人员发现了一个与一种生长促进激素和一种调节蛋白有关的反馈机制，这个机制控制着植物产生的干细胞数量。植物的所有地上部分如根、茎、叶、花和种子，从根本上来说都是源于新芽尖端的一个小组织。生物学家称这个组织为“顶端分生组织”，这个小组织含有在植物的整个生命过程都处于活跃状态的全能干细胞。与动物的干细胞不同，植物干细胞一直保持它们的全能性，因此植物能年复一年地持续生长、形成新器官。但是，这种能力是要付出很高的代价的：如果分生组织干细胞的数量增加的太快就可能造成疯长，与癌症的情况类似；相反，如果这个干细胞库缩小的太快，植物就会很矮小。为了活着并繁殖，植物需要维持干细胞数量的一种平衡。研究人员发现了两种调节机制与这个过程有关：首先是促进生长的激素如生长素和细胞分裂素；第二类则是遗传因子。已经知道一种基因对顶端分生组织中确切的干细胞数量具有重要影响。但是，到目前为止，人们还不清楚激素和调节性基因是如何共同维持新芽顶端的这种精妙的平衡的。最近对模式植物拟南芥进行了精巧的遗传和生化实验确定出了四个在分生组织中可能连接植物激素和遗传调节因子的基因。激素本身能刺激分生组织的干细胞分裂。与此同时，它还活化不同的ARR基因，这类基因能破坏细胞分裂素信号链。WUSCHEL基因通过终止它的负反馈环路来支持细胞分裂素的功效-这解释了之前发现携带缺陷性的WUSCHEL基因的拟南芥为什么会只发育成很小的分生组织并出现生长障碍。现在，研究人员在ARR7基因持续活泼的突变体中发现了相同的效果。细胞分裂素只在具有活性WUSCHEL调节基因的组织中表现出完整的生长促进功效。分生组织的调节是自由循环的激素被限制在一个特定组织中起作用的典型例子。只有在这种机制下，同样的激素才可能根据遗传条件来对不同的组织产生不同的效果。
对于模式生物雄性以及雌性生殖结构如卵细胞，双受精，原生质融合以及胚子融合，细胞周期，受精卵，胚胎发生等的系统的数据分析认为受精卵是第一个干细胞。合子（受精卵）是非常独特的干细胞，他不仅产生所有的顶端分生组织，并且产生很多其他类型的干细胞。合子中包含了一个个体组织结构及发育相关的很多信息，这些信息通过不同部分相互联系起来，并且不同的组织结构表现出异质性。发育生物学尤其是一些具有代表性的开花植物比较胚胎学的数据分析显示由合子衍化而来的各种干细胞很可能对所有的器官包括花，茎，叶，根以及生命周期的所有阶段如孢子体，配子体等都是有典型意义的，而他们的定位则首先取决于其所发挥的功能。不是每一个细胞都具有全能性，也不是每一个全能性的细胞能变成干细胞，也不是每一个干细胞都能发育成一个完整的个体。我们要特别关注胚胎组织中的体细胞和干细胞在生殖过程中的作用，尤其是其在个体发生和进化中可以改变形态发生的程序。在已有的所有的发现中，体细胞计划是形态发生，个体发生，生殖和进化的墙角石。其实，不只是合子，体细胞也可以是一颗植物最初的干细胞，并在植物个体发生以及进化中发挥重要作用。本书讨论了从配子-合子-胚胎-个体-种群-群落的结构形式，有机体形成，增殖以及再生的模式进行了探讨。本书对于从事于植物发育生物学的相关研究人员有一定的参考价值。
本书目录
序言
第一章：前言
第二章：有机体形成，增殖，再生的模式
第三章：非传统观念的再生的类型和模式
第四章：总结
第五章：结论
第六章：编后记
致谢
参考文献
术语
索引
(闫俊杰)