美国杜克大学基因科学与政策研究所（IGSP）的研究人员称，用单个基因改造多年生牧草，可使其根部更加坚韧，生长更快，这有利于生物燃料的制造。

图片来源：Cell.com

多年生牧草包括柳枝稷和芒草等。美国去年提出了在2012年以前从玉米、柳枝稷等可再生作物中提取燃料乙醇的计划。柳枝稷之前一直被认为是非常有前途的乙醇原料，因为它是多年生植物，而玉米需要每年再植。不过，大多数生物燃料作物需要等到种植两三年后收割，而且需要固定其根部，改进根部生长能大大减少收割时间。

IGSP系统生物学研究中心的主任、生物学家菲利普本菲尼做到了这一点。他们采用了一种基因组方法，旨在找出一些特定的基因――当细胞停止分裂并开始表现出其最终会变成成熟细胞的特征时，这些基因会变得活跃。最终，他们找到了一种名为UPB1的基因，进一步的研究显示，UPB1可控制过氧化物酶的基因表达。

他们接着证明，过氧化物酶控制细胞繁殖区域和细胞延长区域（细胞分裂从此处开始）之间自由基的平衡。自由基是机体氧化反应中产生的有害化合物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞，进而引起慢性疾病及衰老效应。

当研究人员在实验中破坏植物根部UPB1的活性时，改变了自由基的平衡，使细胞延迟分裂并持续繁殖。最终，这些植物拥有了生长更快的根部、更多更大的细胞。而当人工增加UPB1的活性时，植物根部的生长变得缓慢。

本菲尼表示，这意味着可通过操控单个基因来让植物长得更快；而且，UPB1的活动也与植物雌激素不相干。

另外，从基因工程学的角度来说，通过去掉而不是增加一个基因来加强植物的生长更有吸引力。这也表明，植物并不会用尽全力地生长，因为它们必须在生长和繁殖之间作出取舍。新发现除了在生物燃料方面具有潜在用途外，还有望帮助科学家培植出更大、更强和能够从大气中吸收更多温室气体的植物。

生物谷推荐英文摘要：

Cell DOI：10.1016/j.cell.2010.10.020

Transcriptional Regulation of ROS Controls Transition from Proliferation to Differentiation in the Root

Hironaka Tsukagoshi, Wolfgang Busch, Philip N. Benfey

The balance between cellular proliferation and differentiation is a key aspect of development in multicellular organisms. Using high-resolution expression data from the Arabidopsis root, we identified a transcription factor, UPBEAT1 (UPB1), that regulates this balance. Genomewide expression profiling coupled with ChIP-chip analysis revealed that UPB1 directly regulates the expression of a set of peroxidases that modulate the balance of reactive oxygen species (ROS) between the zones of cell proliferation and the zone of cell elongation where differentiation begins. Disruption of UPB1 activity alters this ROS balance, leading to a delay in the onset of differentiation. Modulation of either ROS balance or peroxidase activity through chemical reagents affects the onset of differentiation in a manner consistent with the postulated UPB1 function. This pathway functions independently of auxin and cytokinin plant hormonal signaling. Comparison to ROS-regulated growth control in animals suggests that a similar mechanism is used in plants and animals.

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