我们的割草机定期割草,牛羊吃草,但还在继续生长。它非凡的再生能力的秘密部分在于其叶子的形状,但这种形状是如何形成的一直是一个长期争论的话题。
这场争论与我们的主要作物小麦、水稻和玉米有关,因为它们都是禾本科的成员,叶子类型相同。
现在,约翰英尼斯中心的一个团队与康奈尔大学、加州大学伯克利分校和爱丁堡大学合作,利用最新的计算模型和发育遗传技术,揭开了草叶形成的神秘面纱。
研究报告的通讯作者之一恩里科·科恩教授在谈到发表在《科学》杂志上的研究结果时说:“草叶一直是个难题。通过制定和测试不同的进化和发展模型,我们已经表明,目前的理论可能是不正确的,而一个被抛弃的想法提出了19th世纪更接近这个标准。”
开花植物可分为单子叶植物和双子叶植物。单子叶植物,包括草科,叶子环绕茎在其基部,并有平行的脉。菊科植物,包括芸苔科植物、豆科植物和最常见的园林灌木和树木,它们的叶子被茎柄与茎分开,称为叶柄,通常有宽阔的薄板,上面有网状的静脉。
在草中,叶子的基部形成管状结构,称为鞘。鞘可以让植物在保持其生长尖端接近地面的同时增加高度,保护它免受割草机叶片或食草动物门齿的伤害。
在19世纪th世纪,植物学家提出,草鞘相当于菊苣叶的叶柄。但这种观点在20世纪20年代受到了挑战th世纪,当植物解剖学家注意到叶柄有平行的脉,类似于草叶,并得出结论,整个草叶(除了其尖端的一小部分)是由叶柄衍生而来的。
利用计算模型和发育遗传学的最新进展,该团队重新审视了草的发育问题。他们对草叶的生长方式建立了不同的假设模型,并根据实验结果对每个模型的预测进行了测试。令他们惊讶的是,他们发现这个模型基于19th世纪的鞘-叶柄等效理论比现在的观点得到了更有力的支持。
这反映了在动物发育方面的发现,在新的发育基因研究中,一个被抛弃的理论——昆虫的“下腹部”侧对应于像我们这样的脊椎动物的背部——被证明是正确的。
对草的研究表明,基于一种共同的基因活动模式,对生长规律进行简单的调节,就能产生不同叶子形状的显著多样性,如果没有这些,我们的花园和餐桌将会变得更加贫瘠。
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