【導(dǎo)讀】冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）的科學(xué)家們?cè)诜阎需b定了控制干細(xì)胞生產(chǎn)的基因。這些基因發(fā)生突變會(huì)使番茄結(jié)出巨大的果實(shí)，比如牛排番茄（beefsteak tomato）。人們可以在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)任何果實(shí)的大小，Science網(wǎng)站特別刊文對(duì)此進(jìn)行了介紹。

       原始的野生番茄只能結(jié)出橄欖大小的漿果。不過在十六世紀(jì)早期西班牙探險(xiǎn)家將番茄帶入歐洲時(shí)，人工栽培的番茄就已經(jīng)相當(dāng)龐大了。牛排番茄是目前最大的一種番茄，往往可以達(dá)到一磅重，被科學(xué)家們認(rèn)為是自然界的怪咖。

       CSHL副教授Zachary Lippman及其同事發(fā)現(xiàn)，牛排番茄的大小與其生長錐（分生組織）的干細(xì)胞數(shù)量有關(guān)。數(shù)百年前番茄基因CLAVATA3自然發(fā)生了突變，導(dǎo)致干細(xì)胞異常增殖。人們選擇這種罕見的突變進(jìn)行培育，就有了我們今天的牛排番茄。這項(xiàng)研究發(fā)表在五月二十五日的Nature Genetics雜志上。

       與動(dòng)物一樣，植物干細(xì)胞也能分化成多種細(xì)胞類型，形成各種組織和器官。不過干細(xì)胞過多并不是好事，比如人體內(nèi)干細(xì)胞過多會(huì)引起癌癥。在植物中，干細(xì)胞生產(chǎn)失控會(huì)導(dǎo)致生長失衡威脅植物的生存，這一微妙的平衡被活性相反的基因控制。

       在番茄中，WUSCHEL基因促進(jìn)干細(xì)胞形成，而CLAVATA基因抑制干細(xì)胞生產(chǎn)。一些CLAVATA基因編碼位于細(xì)胞表面的受體蛋白，它們相當(dāng)于鎖；能夠結(jié)合這些受體的一系列蛋白相當(dāng)于鑰匙。當(dāng)鎖被鑰匙打開時(shí)，就會(huì)生成信號(hào)讓W(xué)USCHEL放慢速度。可想而知，如果CLAVATA基因發(fā)生改變，植物分生組織就會(huì)產(chǎn)生過多的干細(xì)胞。

       Lippman等人發(fā)現(xiàn)，阿拉伯糖基轉(zhuǎn)移酶（AT）負(fù)責(zé)給一個(gè)CLAVATA鑰匙（CLAVATA3）添加阿拉伯糖分子，這些糖分子是鑰匙開鎖的關(guān)鍵。研究顯示，改變CLAVATA3上的糖分子數(shù)量，就能改變干細(xì)胞的數(shù)量。CLAVATA3一般具有三個(gè)糖分子，此時(shí)植物正常生長。如果CLAVATA3缺失一個(gè)以上的糖分子，這把鑰匙就無法開鎖，不能發(fā)出抑制干細(xì)胞生產(chǎn)的信號(hào)，導(dǎo)致番茄果實(shí)長得特別龐大。研究人員指出，牛排番茄就是這樣形成的。

       CLAVATA通路在進(jìn)化上是高度保守的，存在于所有的植物中。也就是說，任何植物都存在著牛排番茄那樣的生長潛力。研究人員指出，人們可以通過調(diào)節(jié)CLAVATA鑰匙上的糖分子數(shù)量或者其他影響通路的組分，來自定義植物果實(shí)的大小。