在合適培養(yǎng)環(huán)境條件下，植物離體組織或器官（也稱為外植體）能夠從頭再生出新的分生組織。六十多年前，Skoog和Miller發(fā)現(xiàn)細胞分裂素和生長素是誘導(dǎo)外植體從頭建立莖尖或根尖分生組織的關(guān)鍵要素，但其中蘊含的分子機制尚不清晰。4月7日，植物細胞（The Plant Cell）雜志在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)學(xué)習院植物生理生態(tài)學(xué)習所王佳偉學(xué)習組題為A Two-Step Model for de novo Activation of WUSCHEL during Plant Shoot Regeneration 的學(xué)習論文。該學(xué)習論文詳細闡明了植物芽從頭再生所發(fā)生的分子調(diào)控過程。 植物芽從頭再生涉及兩個過程：愈傷組織細胞到干細胞的轉(zhuǎn)變；干細胞再分化建立起莖尖分生組織。WUS是莖尖分生組織發(fā)育過程中的關(guān)鍵基因，其特異地表達在莖尖分生組織區(qū)域，表征組織中心區(qū)域。通過RNA原位雜交技術(shù)和活細胞成像技術(shù)，作者發(fā)現(xiàn)愈傷組織在成芽培養(yǎng)基（富含細胞分裂素）培養(yǎng)早期檢測到WUS表達在特定愈傷細胞中，隨后WUS細胞增殖參與莖尖分生組織建立，最終形成再生芽。進一步學(xué)習發(fā)現(xiàn)，WUS的表達直接受到細胞分裂素信號途徑關(guān)鍵因子——B型ARR轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。B型ARR結(jié)合到WUS啟動子區(qū)域，并激活WUS的表達。有趣的是，B型ARR對WUS的激活具有嚴格的時空特性。一方面，高細胞分裂素環(huán)境會導(dǎo)致WUS座位H3K27me3表觀抑制修飾逐漸丟失。WUS座位由基因轉(zhuǎn)錄抑制狀態(tài)向轉(zhuǎn)錄活躍態(tài)重編程，響應(yīng)B型ARR的激活。另一方面，WUS從頭激活的空間特異性與小分子RNA——miR165/6靶標的HD-ZIP III轉(zhuǎn)錄因子密切相關(guān)。與B型ARR愈傷組織中的遍在表達不同，HD-ZIP III僅在愈傷組織的局部細胞中表達。HD-ZIP III能夠特異性地與B型ARR結(jié)合，形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體激活WUS，從而局部決定了WUS表達的空間特異性。這一系列學(xué)習成果回答了細胞分裂素如何調(diào)控芽從頭再生的長期科學(xué)問題，并提出了芽從頭再生發(fā)育的分子框架圖。 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張憲省學(xué)習團隊和中科院遺傳與發(fā)育生物學(xué)學(xué)習所焦雨鈴學(xué)習團隊也在The Plant Cell 雜志上報道了類似的學(xué)習成果。 該學(xué)習由博士后張?zhí)炱娴热送瓿�，得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、博士后創(chuàng)新人才支持計劃、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人項目和植物分子遺傳國家重點實驗室的資助。
