Masaru Ohme-Takagi（特邀高级研究员）、Miho Ikeda（合作研究员、日本学术振兴会 Restart 博士后研究员）以及米乐m6官方网站 (AIST；所长：Tamotsu Nomakuchi) 生物生产研究所植物基因调控研究组的同事（所长：Yoichi Kamagata）已确认，植物细胞由三种蛋白质的拮抗作用控制。

细胞长度直接影响植物高度以及叶子和种子的大小。研究人员发现了两种蛋白质 PRE1 和 ACE，它们充当细胞伸长的正调节因子，以及一种蛋白质 AtIBH1，它抑制细胞伸长。他们发现 ACE 直接诱导细胞伸长，而 AtIBH1 通过与 ACE 相互作用来抑制 ACE 的活性。 PRE1 通过干扰 AtIBH1 的活性间接促进伸长。最终细胞长度由三种蛋白质之间的平衡决定。

这些蛋白质是控制多个基因功能的转录因子。使用这些转录因子将有可能改变植物的高度、叶子和种子的大小、花和植物的形态等。它们预计将适用于各种领域，包括提高农业效率、创建适合生物燃料生产的大型植物以及开发独特的园林植物。

详细结果将发表在美国科学期刊上，植物细胞.

细胞长度差异对植物的影响 (拟南芥)

植物是重要的资源，传统上被用作食物、衣服和房屋建筑材料，并作为园林植物给人们带来安慰。近年来，植物性药物、生物燃料和工业材料变得流行，其应用不断增加。修改植物形态和大小以适应不同的应用应该会提高生产效率。

从这个角度来看，植物细胞长度的改变是育种研究的一个重要课题，因为它直接影响树木和植物的高度以及叶子和种子的大小。决定细胞长度的环境因素有多种，包括阳光照射、温度、含水量和营养比例。目前尚不清楚植物如何根据这些环境条件确定其细胞长度。

AIST 一直在研究植物基因，特别是控制许多基因活动的转录因子，以便将其应用于工业材料、药品和食品的生产。这些研究中开发的嵌合抑制基因沉默技术（CRES-T）和转录因子库正在全世界范围内用作各种基础和应用转录因子研究的通用工具。涉及各种现象的因素，例如植物形态、大小和物质生产。在本研究中，研究人员研究了控制植物细胞伸长的机制。

这项研究得到了 JSPS 研究员的资助，题为“控制分枝、矮化和分化效力的转录因子的分离，适用于一般作物及其用途（2011-2013 财年）。”

植物根据各种环境条件（例如阳光照射、温度、水和养分比例）控制细胞伸长，并生长成适应环境（例如阳光明媚或阴凉的地方）的形式。细胞何时以及哪些细胞伸长与生长的季节差异（例如春季芽的伸长）以及生长随时间的变化（例如幼苗生长旺盛，而老植物生长很少）有关。此外，植物细胞伸长不仅涉及简单的生长，还涉及重要的植物功能，例如花朵的绽放以及植物倒下时花朵转向光（图1）。

图1：涉及植物细胞伸长的现象示例

研究人员从模型植物中鉴定出三种转录因子，拟南芥：增强细胞伸长的 PRE1 和 ACE，以及抑制细胞伸长的 AtIBH1。这三种转录因子通过调节细胞伸长来控制植物大小，而不影响细胞数量。 ACE 激活促进细胞伸长的酶基因的表达。它抑制ACE，从而促进细胞伸长。研究人员将ACE、AtIBH1和PRE1的这种拮抗抑制机制命名为三拮抗bHLH系统（图2）。在人类中已经报道了类似的拮抗抑制机制，但仅在两个因素之间，但在植物或动物中尚未报道过三个因素的拮抗抑制机制。因此，三对抗系统是一种新的控制机制。

在已发现的三种转录因子中，PRE1 在茎尖、幼叶和种子中含量丰富，而 AtIBH1 在硬化的茎基部、老叶和成熟种子中含量丰富。这表明ACE、AtIBH1和PRE1这三个因子的拮抗抑制作用调节了植物各个生长阶段各种细胞的伸长。

图2：控制植物细胞伸长的三拮抗bHLH系统

研究人员旨在开发一种通过部分增强或抑制 PRE1、AtIBH1 和 ACE 功能来改变植物高度以及叶、花和种子大小的技术。然后他们将将该技术应用于农作物育种。预计这三个因素的操纵将改变植物的形态及其新陈代谢。他们打算研究这些因素对植物代谢系统的影响。