科学家发现植物枝条可以再生的秘密
科学家发现植物枝条可以再生的秘密在细胞尺度上，SAM的形成受到正向或负向调节因子（基因/蛋白质分子）的严格控制，这些调节因子可分别诱导或限制芽的再生。但是，哪些分子参与其中？是否还有其他调控层尚未被发现？为了寻求上述问题的答案，日本奈良科学技术研究所（NAIST）领导的一个研究小组对基因研究中常用的拟南芥进行了研究。他们的研究成果发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上，发现并描述了芽再生的一个关键负调控因子。他们证明了WUSCHEL-RELATEDHOMEOBOX13（WOX13）基因及其蛋白质如何通过作为转录（RNA水平）抑制因子促进胼胝体细胞的非聚合（不分裂）功能，从而影响再生效率。"寻找提高植物嫩枝再生效率的策略由来已久。然而，由于相关的调控机制尚不明确，研究进展一直受阻。"这项研究的主要研究者池内桃子（MomokoIkeuchi）解释说："我们的研究通过定义一种新的细胞命运规范途径填补了这一空白。"相互抑制的WOX13和WUS在多能胼胝体细胞的细胞命运规范中发挥关键作用。胼胝体细胞群中WOX13和WUS的调控机制（左）和空间表达模式（右）示意图。图片来源：MomokoIkeuchi她的团队之前的研究已经确定了WOX13在移植后组织修复和器官粘附中的作用。因此，他们利用两步组织培养系统，首先测试了该基因在控制拟南芥wox13突变体（WOX13功能障碍植物）芽再生中的潜在作用。表型和成像分析表明，缺乏WOX13的植株芽再生速度加快（快3天），而诱导WOX13表达后，芽再生速度减慢。此外，在正常植株中，WOX13在SAM中的局部表达水平降低。这些发现表明，WOX13可以负向调节嫩枝再生。为了验证他们的研究结果，研究人员在多个时间点使用RNA测序对wox13突变体和野生型（正常）植物进行了比较。在胼胝体诱导条件下，WOX13的缺失并没有显著改变拟南芥的基因表达。然而，芽诱导条件显著增强了WOX13突变所诱导的改变，导致芽分生组织调节基因上调。有趣的是，这些基因在突变植株过表达WOX13的24小时内受到抑制。总之，他们发现WOX13在抑制芽分生组织调节基因子集的同时，还直接激活了参与细胞扩增和细胞分化的细胞壁修饰基因。随后基于Quartz-Seq2的单细胞RNA测序（scRNA-seq）证实了WOX13在指定多能胼胝体细胞命运方面的关键作用。这项研究强调，与其他已知的嫩枝再生负调控因子不同，WOX13只阻止了从胼胝体向SAM的转变，它通过促进获得替代命运来抑制SAM的形成。它通过与调控因子WUS之间的相互抑制调控回路来实现这种抑制作用，通过转录抑制WUS和其他SAM调控因子以及诱导细胞壁修饰因子来促进非髓质细胞命运。因此，WOX13是再生效率的主要调控因子。"我们的研究结果表明，敲除WOX13可以促进芽命运的获得，并提高芽的调节效率。这意味着WOX13基因敲除可作为农业和园艺的一种工具，促进组织培养介导的作物新芽再生。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381155.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381155.htm
