植物再生透露的秘密

植物有独特的能力完全从体细胞再生,即。,一个普通的细胞通常并不参与繁殖。这一过程涉及新创(或新)顶端分生组织的形成(SAM)产生横向器官,这是工厂的重建的关键。在细胞水平上,山姆形成或正面或负面监管机构的严格监管(基因/蛋白质分子)可能诱发或限制拍摄再生,分别。但是哪些分子参与其中呢?有其他尚未发现的监管层吗?

寻求上述问题的答案,一个研究小组由奈良科技研究所(NAIST),日本研究的过程拟南芥植物遗传研究中常用。他们的研究发表在科学的进步,识别和特征拍摄再生的关键-监管机构。他们演示了WUSCHEL-RELATED同源框13(WOX13)基因及其蛋白质能促进non-meristematic(非区分)函数作为愈伤组织细胞的转录抑制因子(rna水平),从而影响再生效率。

“搜索策略来提高植物的再生效率一直是长。但进展受阻,因为相关监管机制不清楚。我们的研究填补了这一空白通过定义一个新的细胞命运规范途径,”解释Momoko Ikeuchi,这项研究的首席研究员。

先前的研究从她的团队已经建立的角色WOX13在组织修复和移植后器官粘连。因此,他们第一次测试的潜在作用基因在拍摄再生的控制wox13拟南芥突变体(植物功能失调WOX13使用两步)组织培养系统。表型和成像分析表明,再生加快速度(3天)在植物缺乏WOX13,慢WOX13诱导表达。此外,在正常的植物,WOX13显示本地山姆表达水平的降低。这些发现表明,WOX13会调节再生。

验证他们的发现,研究人员比较了wox13突变体和野生型(正常)植物使用RNA-sequencing多个时间点。缺席的情况下WOX13没有明显改变拟南芥callus-inducing条件下基因表达。然而,shoot-inducing条件显著增强的变化引起的wox13突变,导致upregulation拍摄分生组织的调节基因。有趣的是,这些基因被抑制在24小时内WOX13超表达的变异植物。总的来说,他们发现WOX13抑制分生组织拍摄的一个子集监管机构而直接激活细胞壁修饰基因参与细胞扩张和细胞分化。随后Quartz-Seq2-based单细胞RNA序列(scRNA-seq)确认的关键作用WOX13在指定多能愈伤组织细胞的命运。

本研究强调与其他已知的拍摄的负调控再生,只有防止转移向山姆愈伤组织,WOX13抑制山姆规范通过促进替代命运的收购。它达到抑制通过相互压制与监管部门监管电路优化,促进non-meristematic细胞命运的转录抑制山姆本人和其他监管机构和诱导细胞壁修饰符。通过这种方式,WOX13作为再生效率的主要监管机构。“我们的发现表明,敲门WOX13能促进拍摄命运的收购,提高拍摄监管效率。这意味着WOX13敲除可以作为一个工具在农业和园艺和促进组织culture-mediated新创拍摄再生的作物,”Ikeuchi总结道。

参考:Ogura N, Sasagawa Y, Ito T, et al。WUSCHEL-RELATED同源框13抑制新创拍摄通过细胞命运控制多能愈伤组织再生。Sci副词。2023;9 (27):eadg6983。doi:10.1126 / sciadv.adg6983

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