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生长素是人类***早发现的植物激素，也是植物生长发育过程中不可或缺的一员。早在19世纪，就有科学家发现生长素可以调控植物的生长；50年前，解释生长素如何驱使植物细胞伸长的理论出现了，但这个理论中的具体机制始终无人揭晓。直到***近，在一篇发表于《自然》杂志的论文中，来自福建农林大学-美国加州大学河滨分校联合中心的研究团队终于破解了这个持续半个世纪的难题。
我们知道，植物细胞的外层是细胞壁，而细胞壁主要包含3种成分：纤维素、半纤维素以及果胶。纤维素如同高楼大厦中的钢筋，为植物的机械强度奠定了基础；半纤维素与纤维素连接，进一步加固结构的稳定性；而果胶则起到黏合相邻细胞的作用。
这3种成分各司其职，共同决定了植物细胞的形态，也使得细胞紧密地贴合在一起，为植物提供了足够的机械强度。但问题是，有了如此牢固的细胞壁，植物细胞的变形、伸长是如何实现的？
50年前，一个名为“细胞酸化理论”的***假说诞生了。根据这个理论，生长素可以造成细胞膜与细胞壁之间的质外体酸化，这时细胞不同成分间的联系变得松散，细胞壁的延展性增强、在细胞内膨压驱使下被拉伸。然而，生长素导致酸化的具体机制始终是个谜。
这项由杨贞标教授领导的研究，对这个问题进行了深入的探究。研究团队发现，当细胞外有生长素存在时，作为生长素信号传导的关键调控因子，类受体激酶(TMK1)会受生长素诱导，迅速与细胞膜上的质子泵结合。质子泵受到激活后，大量质子从细胞内泵入细胞壁内，使得细胞壁的pH值下降，导致细胞壁酸化。
而随着细胞壁的酸化，其中的扩展蛋白（expansin）被激活了。这种蛋白质能打破纤维素与半纤维素之间的连接，使得细胞壁软化，这时细胞变得可以被“撑大”。
而***终“撑大”植物细胞的，则是水的涌入。质子被泵入细胞壁的过程，还驱使细胞从周围吸收更多水分子，构建细胞的内压。这就如同向一只气球中不断泵入水：随着水的增多，细胞内的膨压增加，将软化的细胞壁“撑开”，导致细胞伸长。
▲类受体激酶参与了细胞壁的酸化
值得一提的是，生长素可以通过两种机制调节植物生长：其中一个正是杨贞标教授团队研究的，而另一个机制是生长素能开启植物细胞的基因表达，从而使细胞中的其他生长调控因素得到加强——而这个机制同样会降低细胞的pH值、进一步促进细胞被拉伸。
研究团队表示，这项研究一方面揭示了植物如何通过响应胞外生长素信号，***终诱导细胞壁的酸化、促进细胞伸长及组织生长；另一方面，研究从分子水平上真正解析了“细胞酸化理论”的形成机制，是植物生长素领域的重要突破。
而在杨贞标教授看来，这项研究的意义不仅局限于植物领域：“理解（植物体内的）基础生物学机制，***终将影响人类健康。随着知识的拓展，我们也将认识到人体内类似的现象。”
