記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校趙忠教授課題組，首次定義了調(diào)控干細(xì)胞命運(yùn)的內(nèi)源逆境信號，并揭示了內(nèi)源逆境信號調(diào)控植物干細(xì)胞命運(yùn)決定的新機(jī)制，相關(guān)結(jié)果日前在線發(fā)表于著名學(xué)術(shù)期刊《自然.植物》上。
植物絕大部分器官都是在胚后由位于植物莖尖的莖頂端分生組織和根尖的根頂端分生組織中的干細(xì)胞分裂和分化而來。這種獨(dú)特的胚后發(fā)育模式，賦予了植物極強(qiáng)的發(fā)育可塑性以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境。植物干細(xì)胞存在于特殊的微環(huán)境中，受到了復(fù)雜的內(nèi)源性信號和外源性信號的共同調(diào)控。WUS和CLV3基因之間形成的負(fù)反饋循環(huán)以及細(xì)胞分裂素和生長素的調(diào)控，是目前已知維持干細(xì)胞穩(wěn)定的關(guān)鍵機(jī)制之一。除上述信號外，是否存在其它信號分子參與植物干細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)控，特別是整合環(huán)境信號調(diào)控干細(xì)胞發(fā)育的可塑性，目前尚不清楚。
通過對該干細(xì)胞富集突變體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，研究人員建立了植物莖頂端分生組織高分辨率的基因表達(dá)譜，預(yù)測了3017個(gè)在植物干細(xì)胞及其微環(huán)境特異表達(dá)的基因。研究發(fā)現(xiàn)，正常生長條件下，多種與逆境相關(guān)的信號在干細(xì)胞微環(huán)境中大量富集，絕大部分干細(xì)胞及其微環(huán)境特異表達(dá)基因能夠響應(yīng)多種脅迫與逆境激素的處理。因此，研究人員定義了這種在正常生長條件下存在的、且在干細(xì)胞微環(huán)境中富集的逆境相關(guān)信號為內(nèi)源逆境信號。通過對其中主要的逆境信號乙烯進(jìn)一步的研究，發(fā)現(xiàn)乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子EIN3及其同源基因，在干細(xì)胞微環(huán)境中直接激AGL22的表達(dá)，而AGL22則通過直接抑制CLV1/CLV2，維持了干細(xì)胞重要調(diào)控基因WUS的表達(dá)。
這項(xiàng)研究表明，當(dāng)植物遭受到外界逆境脅迫后，AGL22作為植物早期響應(yīng)脅迫的中心轉(zhuǎn)錄因子，一方面能夠啟動(dòng)植物對逆境脅迫的響應(yīng)，另一方面能夠阻斷植物干細(xì)胞分化和推遲開花，調(diào)控了植物在逆境條件下的可塑性發(fā)育，平衡了植物的發(fā)育和抗逆進(jìn)程。(記者 吳長鋒)
關(guān)鍵詞： 植物干細(xì)胞 內(nèi)源逆境信號 植物 植物干細(xì)胞
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