主要作者及机构
该研究由四位作者合作完成，分别是Raili Ruonala、Päivi L.H. Rinne、Jaakko Kangasjärvi和Christiaan van der Schoot，其所属机构分别为芬兰赫尔辛基大学生物与环境科学系植物生物学研究室以及挪威生命科学大学植物与环境科学系。该论文发表于2008年1月，由美国植物生物学学会出版，题为《CENL1 Expression in the Rib Meristem Affects Stem Elongation and the Transition to Dormancy in Populus》，刊载于《The Plant Cell》期刊中。
研究背景
本文研究领域属于植物生物学。研究针对杨树（Populus）的生长休眠与光周期调节机制，重点探讨了光受体Phytochrome A（PHYA）与CENL1（Centroradialis-like1）基因在茎延长（stem elongation）和休眠（dormancy）过程中所发挥的不同调控作用。
植物在野外会根据光周期（Photoperiod）和温度来调节生长及季节性休眠。短日条件（Short Day, SD）可诱导杨树的生长停止、顶芽形成及休眠。这一过程尤其依赖光敏色素（Photoreceptors）如PHYA及叶片与顶端间的信号转导。已有研究表明，拟南芥（Arabidopsis thaliana）的相关基因如TFL1（Terminal Flower1）在花序分化与茎延长中具有调节作用，但在杨树中这些基因是否参与光周期诱导的休眠及生长切换尚不明确。本文旨在阐明杨树顶端分生组织（Shoot Apical Meristem, SAM）和肋分生组织（Rib Meristem, RM）的角色，并探讨CENL1/TFL1基因是否在休眠过程中具有调控作用。
研究目标包括：1）验证CENL1/RM在杨树休眠转变中的具体功能；2）区分SAM与RM在光周期响应中的不同作用；3）揭示PHYA的过表达如何破坏杨树对短日信号的典型响应。
研究流程及方法
实验对象和材料准备
研究的主要样本为杂交杨树（Populus tremula × P. tremuloides）的野生型和转基因系P35S:AsPHYA（通过35S启动子驱动燕麦PHY-A的过表达载体）。实验包括多个步骤，主要分析在长日（LD）和短日条件（SD）下两类型植株的生长、基因表达和分子机制。每组实验平均包含10株杨树。
表型分析
研究通过光周期改变实验，观察转基因杨树和野生型杨树在持续短日期间的茎延长和顶端芽形成的不同响应。通过对比野生型和转基因株系，分析短日期间两组植株表型差异。
显微与分子研究
使用组织学切片与透射电子显微镜技术，结合电生理测试与离子注射染料的方法，研究顶端分生区域细胞的形态、胞间信号耦连（symplasmic communication）及电位差（Membrane Potential）。RNA体外转录与微量实时PCR同步检测野生型及转基因杨树中与光周期调控相关基因PT CENL1、PT CO2及FT2的表达动态。
嫁接实验验证
通过将野生型与转基因杨树进行异体嫁接并在短日条件下培养，分析信号生成来源（Stock Leaves）与响应受体（Scion Apex）的区别与交互作用。此外，通过去叶处理排除底部长距离信号的干扰。
基因定位及表达区域分析
研究采用RNA原位杂交，分别检测转基因植物中的AsPHYA（燕麦PHYA）及野生型杨树的PT PHYA的表达定位，区分蛋白在肋分生组织（RM）和顶端分生组织（SAM）的分布差异。
研究结果
表型实验与光周期响应
野生型杨树在3周短日照后停止茎生长并形成顶芽，其后进入休眠。而转基因植株P35S:AsPHYA未表现出这一转变，而是加速了茎的延长生长并不断萌发侧枝，显示其对于短日信号的响应受损。
细胞形态学与顶端分区
显微研究表明，杨树顶端分生区包括一个小型浅穹顶型SAM以及覆盖其下的高活性肋分生组织（RM），两区由细胞分裂模式及趋向性明确界定开。腋芽与顶芽休眠过程中，胞间连接（Plasmodesmata, PD）因胼胝质（Callose）富集封闭，从而完全隔离信号交流。这些现象在P35S:AsPHYA中并不存在。
嫁接结果验证顶端角色
野生型与转基因杨树的嫁接实验进一步证实，SAM和RM对短日信号存在区分性功能：虽然野生型SAM可在短日照下抑制生长，转基因植株未能完全进入休眠而呈现重复萌芽现象。这表明休眠需要RM的完全停止。
基因表达与光周期调控机制
RNA分析揭示，野生型杨树顶端分区中的CENL1基因在短日期间显著下调，而在转基因植株中则伴随着茎生长延长持续高表达。此外，短日照诱导了两个光周期相关基因（PT CO2和FT2）的快速下调，但转基因植株却表现部分恢复。
PHYA分布与功能
AsPHYA在P35S:AsPHYA中的表达局限于RM/RZ区域，对SAM未显示显著贡献。这种在分生组织功能区域的不平衡性分布可能导致转基因株系光周期信号传导的失效。
研究结论与意义
本文揭示了杨树顶端组织及相关基因在光周期调控中的分区功能，阐明了CENL1基因在生长停止及休眠切换中的关键角色。研究表明CENL1在RM的下调对于持续休眠的维持至关重要，而上调则能够促进茎延长。这一发现不仅具有基础科学意义，还可能为树种育种与园林管理提供指导。
研究亮点
1. 提出并验证了RM光周期敏感性与休眠转换的核心作用。 2. 发现RM分区中CENL1表达的动态调节直接影响植物生长。 3. 阐明强表达PHYA在不同分生区的功能分化与生长异常。
该研究为探索其他物种的季节性生长调控提供了新线索，同时为光周期相关基因的生态调控研究提供了新视角。