國家重點實驗室陶利珍教授課題組在植物根尖干細胞維持機制研究中取得新進展

發布者:費思迎發布時間:2019-07-01瀏覽次數:942

 近日,我校亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室陶利珍教授課題組,在生物學領域TOP期刊《新植物學家》(New Phytologist (IF5-year= 8.344))與《植物學雜志》(Plant Journal ((IF5-year =6.467))分別發表了在線論文。題目為“Phosphoethanolamine N-methyltransferase 1 contributes to maintenance of root apical meristem by affecting ROS and auxin regulated cell differentiation in Arabidopsis”(論文在線鏈接https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16028)與 “Cystathionine beta-lyase is crucial for embryo patterning and the maintenance of root stem cell niche in Arabidopsis”(論文在線鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.14343)。

  根系是植物吸收土壤水分和礦質營養以及植物與土壤環境互作的重要器官。植物地下器官根系來源于根尖分生組織中的干細胞,這類細胞是一種具有自我更新和自我維持能力的特殊細胞類群。根尖干細胞圍繞根的靜止中心(QC)分布,QC為干細胞提供重要的微環境信號,維持干細胞的功能。植物激素生長素在根尖干細胞穩態調控中起著至關重要的作用。


  陶利珍課題組早期工作揭示了植物小G蛋白ROP激活因子ROPGEFF7介導生長素依賴的根尖干細胞微環境維持機制(Chen et al., 2011, Plant Cell)。后續工作為了深入研究ROPGEF7的調控機制,他們使用攜帶ROPGEF7pro:GUS報告基因的種子進行EMS化學誘變,篩選獲得了ROPGEF7pro:GUS報告基因表達改變的短根突變體。短根突變體dpr2中PEAMT1基因功能敲除,影響到磷酸膽堿的從頭合成,導致主根根尖細胞伸長、細胞分裂受到抑制,而細胞分化加速,最終根尖分生組織完全分化。PEAMT1基因在根尖伸長分化區表達最強,而在根尖干細胞微環境以及附近的子細胞表達最弱。這樣的表達模式與該基因受到根發育的主開關PLETHORA轉錄因子抑制相符。該研究表明根尖缺乏膽堿后,伸長分化區的活性氧與生長素過量積累在促進根尖分生組織分化中具有關鍵作用。突變體prgi中CBL基因的點突變導致胱硫醚β 裂解酶(CBL)酶活性下降,影響到甲硫氨酸從頭合成,導致根尖干細胞不能正常維持。CBL基因在根尖靜止中心強烈表達。該研究表明根尖干細胞微環境處缺乏甲硫氨酸局部合成,根細胞DNA甲基化和H3K4me3組蛋白甲基化水平降低,導致根尖干細胞主調控基因PLETHORA轉錄因子表達下調,進而影響到根尖干細胞維持。

  我校生科院2015級博士研究生鄒益為New Phytologist論文第一作者;已畢業博士研究生劉國蘭和2016級博士生楊偉苑為Plant Journal論文共同第一作者。陶利珍教授為論文通訊作者。相關工作得到了國家自然科學基金項目的資助。(文圖/亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室 楊春曉)



(責任編輯:費思迎)


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