冷泉港实验室（CSHL）的一队科学家已经确定了一组控制番茄中干细胞产生的基因。这些基因的突变解释了牛排番茄的由来。更重要的是，研究表明育种者在任何可能的水果作物上怎样微调果实大小。这项研究出版在今天的自然遗传学（Nature Genetics）杂志在线版上。

番茄植株原始的，野生的形式的是产生微小的，浆果大小的果实。然而，在16世纪初被征服者Hernan Cortez从墨西哥传入欧洲的第一批番茄却是巨大的牛排番茄。其果实往往重量超过一磅，该品种长期以来一直被认为是大自然的怪胎，但如今我们仅仅知道的是它是怎样来的。

牛排番茄的秘密，CSHL的副教授 Zachary Lippman和同事的研究表明，与植物生长顶端，称为分生组织的干细胞数量有关。具体而言，该团队追踪了干细胞的一个异常增殖，它是几百年前自然发生的一个称为CLAVATA3基因的突变而引起的。被培育者选择的这种稀有突变是我们今天可以吃到牛排番茄的原因。

在植物中和在动物中一样，干细胞也会产生多种细胞类型，包括所有的组织和器官。但过多的干细胞也是一个问题。在人类，太多的干细胞可以导致癌症。同样，当干细胞在植物中的生产得不到遏制，生长就会变得不平衡和不规则，进而会威胁到生存。

在植物中干细胞生产的微妙平衡由具有相反活性的基因所控制。具体来说，被称为WUSCHEL的基因促进干细胞的形成，而CLAVATA则抑制干细胞的产生。CLAVATA家族的几个基因编码位于植物细胞表面的受体蛋白——类似于细胞锁——还有一系列蛋白质锚定在这些受体上——相当于钥匙。当一个CLAVATA钥匙被合成并配合在CLAVATA锁上，一个被送入细胞的信号就会告诉WUSCHEL慢下来。更重要的是，这样可以防止WUSCHEL产生太多的干细胞。

因此毫不奇怪的就是当CLAVATA基因发生突变，植株就会在分生组织产生太多的干细胞。然而，在最新报道的实验中，Lippman的小组检测了之前从未研究过的突变番茄植株，发现了三个缺陷基因，其编码可将糖分子添加到蛋白质的酶。这个发现和植物干细胞有何相关？Lippman的实验表明，名为arabinosyltransfersases（ATS）的酶，把称为阿拉伯糖的糖分子添加至CLAVATA3——CLAVATA的钥匙之一。值得注意的是，这些糖是CLAVATA钥匙“开锁”时所需要的。

该团队的重要发现：改变附加到CLAVATA3钥匙上的糖的数目可以改变干细胞的数量。正常情况下三种糖可促进正常生长。但当CLAVATA3钥匙上的一种或多种糖缺失时，钥匙就不再正确地与锁相配合。因此WUSCHEL就会释放新的信号来产生新的干细胞，但是这个信息却不含有“停止”信号。因此就会有异常生长；植物的果实就会变得非常大。重新审视牛排番茄品种的起源，Lippman和其俄亥俄州立大学的合作者Esther van der Knaap发现，牛排番茄的秘密是在分生组织中合成的CLAVATA3钥匙不够。结果就会产生太多的干细胞和巨大的果实。

研究更广泛地表明，在番茄植株和其他植物中都有一种持续增长的可能性——因为CLAVATA通路在进化中高度保守，并在所有植物中都存在。通过调节CLAVATA钥匙上糖类的数量，并且通过其他影响通路组分的突变，Lippman及其同事证明可能通过微调的方式允许育种者定制果实的大小。