뿌리는 식물이 토양에 고정하고 물과 영양분을 흡수하며 이러한 자원을 다른 식물로 운반하는 데 필수적입니다. 뿌리의 성장은 루트 팁에서 발생하며, 새로운 세포가 지속적으로 생성되어 루트 시스템에 추가됩니다.
현재 생물학 저널에 발표 된이 연구에서 영국의 캠브리지 대학교 (University of Cambridge)와 Sainsbury Laboratory의 연구원들은 라이브 이미징 기술을 사용하여 뿌리 세포 성장에 대한 복잡한 세부 사항을 실시간으로 포착했습니다. 그들은 식물 생물학 연구에 널리 사용되는 작은 개화 식물 인 모델 식물 아라비돕시스 thaliana에 중점을 두었습니다.
연구자들은 뿌리 세포의 성장이 고도로 조정되어 있으며 잘 정의 된 패턴을 따른다는 것을 발견했습니다. 각 세포 분열 사건에 이어 빠른 신장 기간이 이어지며, 그 동안 세포의 길이는 원래 크기의 몇 배나 증가합니다. 이 신장은 세포벽의 팽창에 의해 구동되며, 이는 셀룰로오스 및 다른 다당류로 구성됩니다.
그들의 최종 길이에 도달 한 후, 세포는 표피 세포, 피질 세포 및 혈관 세포와 같은 상이한 유형의 세포를 전문화하여 분화를 겪는다. 분화 과정은 유전자 발현의 변화와 2 차 세포벽 층의 증착을 포함한다.
수학적 모델링을 사용하여 연구원들은 뿌리 세포 성장 사이클에서 각 단계의 타이밍을 제어하는 기본 분자 메커니즘을 밝혀냈다. 그들은 세포 분열에서 신장으로의 진행이 식물 호르몬 옥신과 관련된 부정적인 피드백 루프에 의해 제어된다는 것을 발견했다.
세포 분열 동안, 성장 촉진 호르몬 옥신은 세포에 축적된다. 세포가 길어지면서, 옥신의 농도는 감소하여 결국 세포가 신장을 종료하고 분화를 유도하는 임계 값에 도달합니다.
이 연구는 뿌리 세포 성장과 분화를 유도하는 기본 과정에 대한 더 깊은 이해를 제공합니다. 이러한 과정의 분자 메커니즘을 해독함으로써 과학자들은 식물이 환경 신호에 어떻게 반응하고 다른 토양 조건에 뿌리 시스템을 조정하는지에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 지식은 농업에 실질적인 영향을 미칠 수 있으며, 도전적인 환경에서 식물의 성장과 탄력성을 향상시키기위한 새로운 전략의 발전으로 이어질 수 있기 때문입니다.
