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水稻中卡氏帶（Casparian strip）的關鍵監控機制

 

植物根的切面，顯示了貫穿根部內皮細胞的卡氏帶。
圖片來源：維基百科

植物從土壤中選擇性吸收礦物質離子對於控制電解質濃度非常重要。在維管束植物的根部，水和礦物質通過細胞間隙的擴散受到卡氏帶的阻礙。這個由木質素構成的構造封閉了環繞內皮層的細胞間隙空間，對於植物控制水分和離子從皮層到中柱的轉移非常重要。

卡氏帶完整性的監測
在阿拉伯芥中，一個特定的信息傳導途徑負責監測卡氏帶的完整性。這個途徑包括由CASPARIAN STRIP INTEGRITY FACTOR 1和2（AtCIF1/2）基因產生的小分子硫酸化肽，這些肽由根部的中柱分泌出來。如果卡氏帶不連續，這些肽會向內皮層擴散，並與類似受體的激酶SCHENGEN3（AtSNG3）結合。這種相互作用活化了下游的信息傳導途徑，啟動了木質素的產生和填補間隙。當卡氏帶連續時，AtSGN3/AtSGN1受體與AtCIF肽體分離，信號傳遞停止。

水稻中的CIF/SGN3信號途徑
研究團隊探討了稻米中CIF/SGN3途徑的保留性。他們在稻米中找到了兩個與AtSGN3同源的基因OsSGN3a和OsSGN3b，均在內皮層表現，以及三個與AtCIFs同源且在中柱表現的基因。

Oscif1ab2三重突變體中三種CIF肽的功能喪失或Ossgn3ab雙重突變體中兩種SGN3受體的功能喪失導致卡氏帶顯著變薄且不連續，使其對小的細胞間隙分子更具滲透性。此外，對Oscif1ab2進行的RNA序列分析顯示，許多在阿拉伯芥卡氏帶形成過程中涉及的基因同源體在稻米的CIF/SGN3途徑下游表現，如OsMYB36a。這些結果顯示，監控卡氏帶完整性的CIF/SGN3機制在稻米中被廣泛保留下來。

這項研究顯示了稻米中卡氏帶完整性的關鍵監控機制，為我們理解植物如何調節根部水分和礦物質吸收提供了重要的資訊。

參考文獻：

https://doi.org/10.1093/plcell/koad274
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