The chloroplast-localised transporter RETICULATA controls palisade mesophyll cell division and expansion
这项研究表明，定位于叶绿体的氨基酸转运蛋白 RETICULATA (RE) 通过促进早期细胞分裂并抑制后期细胞扩张，而非通过程序性细胞死亡或细胞身份的变化，来控制栅栏组织叶肉细胞间隙的模式形成。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
叶片并非实心的绿色薄片，而是充满了庞大微小气隙的孔隙结构。这些空间嵌套在进行光合作用的细胞之间，对于陆地生命至关重要。它们允许二氧化碳轻松穿过叶片，到达需要它的细胞，而这项任务在水中比在空气中要困难数千倍。尽管科学家早已了解叶片包含这些空气空间，但控制它们在植物生长过程中如何形成和排列的精确规则，却一直是一个谜。我们知道，叶片通常有两个光合作用组织层：一层是紧密排列的上层，旨在高效捕捉光线；另一层是较松散、更开放的下层，旨在让气体循环。但是，植物如何决定在哪里放置空气以及这些间隙的大小应该是多少，是一个数十年来悬而未决的问题。
一组研究人员现在发现了一个控制这一过程的具体分子机制，其焦点是一种被称为 RETICULATA 的蛋白质。这种蛋白质充当一种转运体，将特定的氨基酸跨越叶绿体（即进行光合作用的细胞器）的膜进行移动。二十多年来，科学家们一直知道，当这种蛋白质缺失时，植物会长出具有异常大空隙且带有深绿色脉络与浅色背景对比的网状纹路的叶片。然而，这种剧烈变化的原因此前一直不明。有些人推测，缺失的蛋白质导致了细胞死亡，从而在原本有组织的地方制造了空洞；而另一些人则怀疑细胞是否仅仅改变了身份，从一种类型的叶细胞转变为另一种。
为了解开这个谜团，研究人员研究了一种缺乏功能性 RETICULATA 蛋白质的拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体。他们利用特殊的染料和显微镜，从叶片萌发的那一刻起追踪其发育过程，实时观察气隙的形成。他们发现，这种突变并非对叶片的所有部分都产生同等影响。叶片的下层海绵组织发育正常，气隙以正常的速率形成。然而，上层紧密排列的组织却变得失控。在突变植物中，上层的气隙扩张得更快，且变得明显更大，最终占据了该组织近一半的体积。
研究团队系统地排除了这一现象最显而易见的解释。他们检查了细胞死亡的迹象，寻找可能塌陷以产生额外空间的死细胞，但并未发现。他们还检查了细胞是否仅仅是转换了角色，即从捕光细胞转变为气体交换细胞，但遗传标记显示这些细胞仍保持着原始身份。细胞类型依然正确，只是行为发生了变化。这些突变叶片中的细胞并非死去了或改变了本质，而是分裂速度比平时慢。由于细胞增殖的速度不足以填满空间，细胞间的间隙便随之增大。此外，随着叶片的持续生长，这些数量较少的细胞膨胀得比正常情况下更大，呈现出一种奇怪的、分叶状的形状，看起来有点像下层细胞的形状，尽管它们在遗传上是截然不同的。
研究人员得出结论，RETICULATA 蛋白质对于叶片上层的正常生长至关重要。它似乎扮演着调节者的角色，确保细胞在发育早期以正确的节奏进行分裂。如果没有它，细胞分裂就会过慢，而叶片会通过拉伸剩余的细胞来进行补偿，从而产生过大的间隙和不规则的形状。这一发现表明，叶绿体通过管理氨基酸的能力，在塑造叶片的物理结构方面发挥着直接且积极的作用，而不仅仅是压力的被动受害者。它揭示了植物能量工厂内部的化学平衡与叶片本身的建筑蓝图之间隐藏的联系。
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