揭开罗马尼科花椰菜的螺旋结构
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一组研究人员已经确定了负责构成罗马州花椰菜的螺旋式圆锥结构的基因，并在一个称为的小开花植物中复制了这些模式拟南芥。这项研究是出版在日记中科学。
花椰菜以及一些花朵（包括大丽花和雏菊）以“浮力螺旋”的定义排列形成，从而从本质上讲，植物元素与前面的角度恒定地发育，从本质上讲，植物元素无限期地重复了自己。
什么是分形？
罗马尼科上看到的螺旋形模式被称为“分形” - 源自拉丁语“ fractus”，该单词“ fractus” 大致翻译成 碎片或破碎。 波兰出生的法国数学家Benoit Mandelbrot教授 创造了“分形”一词。快速认识到它们在许多领域的相关性，包括科学，工程学和金融，使他一生都将自己的大部分时间献给了分形几何学领域。在一个 2001 MIT讲座 Mandelbrot将分形描述为“简单，复杂和开放式”。
“分形是数学对象，具有非常不规则的形状 - 与我们想象'平滑'形状时的想象相反，” 克里斯托弗·戈丁 ，Inria的高级研究员，以及科学学习。
Godin解释说，在许多尺度上都在整个结构中重复的主题是普遍的，将过程描述为“自相似性”。
“通常使用简单的数学规则构建分形，一次又一次地重复。但是，类似于分形的物体确实存在于自然界中，而罗马尼科花椰菜可能是以这种方式创造的这种不规则，自相似结构的最显眼的例子之一。
尽管科学界已经知道了这些特殊的分形形式，但仍然难以捉摸的是它们在生物学上的发展方式。
什么是造成其形成的基本机制？“这是我试图与同事解决的问题 弗朗索瓦·帕西（FrançoisParcy） 从12年前开始，我们的两个小组。”戈丁说。
Parcy和他的Cell＆Plant生理实验室的团队致力于研究如何在转录和染色质水平控制花朵的开发。
解决螺旋分形的奥秘
所有花椰菜都是由螺旋式小花创建的，每个小花本身都是由较小小花的螺旋形式制成的。然而，戈丁警告说：“这个分形组织不是很明显，因为所有小花的表面相对平坦，并且圆形凝乳。”
但是罗马尼科花椰菜是独一无二的，它的螺旋形成了三个维度，使其“搭配出惊人的圆锥结构 - 以美丽的螺旋图案的各个尺度尖叫”。
研究人员操纵了拟南芥，一种被广泛用作研究模型生物的植物，属于同一家族（铜菜科）作为花椰菜。在1990年代，研究人员发现了拟南芥由于两个基因的突变，变体将其开花茎转化为小花椰菜样结构或“凝乳”。戈丁说：“因此，我们决定开始对模型植物的这一双重突变体进行调查。”
研究人员首先分析了两个突变基因（ apetala1 （（AP1）和 菜花 （（加州））可能会将开花茎转化为花椰菜凝乳。这使他们确定了一组核心遗传因素（除两个突变基因之外），这对于凝乳的发展至关重要。戈丁解释说：“这些基因完全构成了我们所谓的盐网络。”
盐网络由以前与花序和花朵发育以及花椰菜样结构的发展相关的几种基因组成拟南芥。团队还包括 生长素 ，一种刺激新原始原状的植物激素，而“ F”代表能够触发花朵产生的不同分子。
他继续说：“这一新步骤是决定性的，可以弄清楚凝乳开发过程中可能发生的事情，这会产生像罗马尼科犬一样的模式。然后，我们理解，只有一个额外的突变才能使花椰菜凝乳转变为罗马尼科式的结构。”
研究人员结合了实验分析拟南芥使用计算机建模方法的突变体进一步探讨该假设。
“模拟和实时实验是深入的，”
- 克里斯托弗·戈丁
“一旦几个基因共同相互作用，通常就不可能直观地预测这种复杂的相互作用网络会导致什么。模拟使我们能够量化盐基因相互作用的动力学，探索可能的结果，并最终了解花基因在产生花椰菜凝乳中暂时激活的关键作用。” Godin说。
他们引入了第三个遗传突变（ clavata3 （（CLV3）） 进入拟南芥花椰菜突变体，结果表明拟南芥凝乳制作了圆锥结构，让人联想起罗曼科州的凝乳。戈丁说：“如果转化的植物不像罗马尼科那样分形，那么这完全表明我们了解了凝乳发展的原则以及影响其形状的方式。”
这些发现在论文中清楚地强调了：“我们发现凝乳自相似性是因为分生组织未能形成花朵，但将其短暂通道的“记忆”保持在花卉状态。”分生组织细胞位于 射击和根尖 ，，，， 负责植物生长，可以 区分以形成植物的各个部分。
现在，该团队已经解码了罗马尼科花椰菜的发展原则，他们计划进一步研究可食用的花椰菜，以确定负责将祖先植物转化为我们今天看到的花椰菜的特定遗传转化。
戈丁强调了该领域的关键发展：“最近，非常令人兴奋的结果从中国[研究]组报告了从花椰菜植物的大规模测序中获得的，这表明不同物种之间的遗传差异。”
戈丁希望，通过将小组的结果与自己的发现相结合，可以对发展的发展有了新的了解。
参考： Azpeitia E，Tichtinsky G，Le Masson M等。 花椰菜分形形式来自花卉基因网络的扰动。科学。2021; 373（6551）：192-197。doi： 10.1126/science.ABG5999
Christophe Godin正在与技术网络执行编辑Laura Elizabeth Lansdowne交谈。捷克葡萄牙直播
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