上海生科院在生长素控制植物根从头发生过程研

来源:http://www.020tL.com 作者:云顶集团简介 人气:151 发布时间:2019-09-22
摘要:根从头再生( de novo root regeneration或 de novo rootorganogenesis)是植物体在受损后实现根器官从头发生的过程。在扦插和组织培养过程中,根从头再生机制可以使剪切下的植物体产生不定根,

根从头再生(de novo root regeneration或de novo root organogenesis)是植物体在受损后实现根器官从头发生的过程。在扦插和组织培养过程中,根从头再生机制可以使剪切下的植物体产生不定根,以延续植物的生存。12月12日,中国科学院上海生命科学研究院上海植物生理生态研究所徐麟研究组题,以De novo root regeneration from leaf explants: wounding, auxin, and cell fate transition为题的综述论文,在线发表在Current Opinion in Plant Biology上,系统介绍了根从头再生的发育学框架和最新研究进展。

中科院上海植物生态所提出“根从头再生”的发育学框架

7月2日,《实验植物学杂志》(Journal of Experimental Botany)发表中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所徐麟研究组题为YUCCA-mediated auxin biogenesis is required for cell fate transition occurring during de novo root organogenesis in Arabidopsis 的研究论文,揭示了YUC介导的生长素合成途径通过响应伤口以及黑暗环境,参与拟南芥根从头发生过程中细胞命运转变的分子机制。

2月5日,Plant Physiology 杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所徐麟研究组题为Auxin-independent NAC pathway acts in response to explant-specific wounding and promotes root tip emergence during de novo root organogenesis inArabidopsis 的研究论文,揭示植物根从头再生过程中不定根原基突破叶片外植体的遗传调控途径。

该研究综述以模式植物拟南芥离体叶片再生不定根为主要模型,并结合目前多种不定根发生的研究体系,归纳总结出根从头再生过程中的三个主要阶段和参与其中的两类细胞。第一阶段是早期信号转导(early signaling):伤口信号、环境信号和叶片自身发育状态等作为早期信号,被“转换器细胞”(converter cell,主要指叶边缘、叶肉和部分维管细胞)感应。第二阶段是生长素累积(auxin accumulation):转换器细胞将输入的早期信号转换为生长素信号输出至“再生潜能细胞”(regeneration-competent cell,主要指维管中的原形成层和部分薄壁细胞)。第三阶段是细胞命运转变(cell fate transition):再生潜能细胞在生长素指导下发生命运转变,最终形成不定根。

本报讯根从头再生是植物体在受损后实现根发生的过程。在扦插和组织培养过程中,根从头再生机制可以使剪切下的植物体产生不定根,以延续植物的生存。12月12日,《当代植物生物学观》杂志在线发表了中科院上海植物生理生态研究所徐麟研究组的相关综述论文,系统介绍了根从头再生的发育学框架和最新研究进展。

器官从头发生是植物再生的一种方式,也是植物实现营养繁殖的重要手段。拟南芥离体的叶片外植体可以自发再生不定根,这是研究根从头发生的简单实用体系。前期研究发现,生长素是控制根从头发生过程的核心激素,它能通过直接激活转录因子基因 WOX11的表达,将叶片外植体中靠近伤口处的再生潜能细胞命运转变为根创始细胞,开启根从头发生。但是植物外植体响应外界环境控制内源生长素行为的分子机制并不清楚。

根从头再生是指在受伤的植物或者脱落的器官上再生不定根的过程。这项研究以拟南芥叶片外植体的不定根再生过程为研究体系,发现拟南芥转录因子NAC1在叶片外植体的伤口处特异表达,并影响了不定根原基生长以及突破叶片外植体的过程。NAC1控制不定根发生的通路与生长素控制的细胞命运转变通路相对独立。进一步研究发现,NAC1可以调控CEP蛋白酶基因的表达。CEP蛋白酶在植物中参与了细胞壁的代谢过程。因此NAC1可能通过其下游CEP基因,调控叶片外植体伤口处细胞微环境的变化,促进了不定根原基突破叶片外植体的过程。这一研究发现了不定根再生过程中独立于生长素的遗传调控途径,为以后的相关研究提供了新思路。

研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院项目的资助。

该综述以模式植物拟南芥离体叶片再生不定根为主要模型,并结合目前多种不定根发生的研究体系,归纳总结出根从头再生过程中的三个主要阶段和参与其中的两类细胞。第一阶段是早期信号转导:伤口信号、环境信号和叶片自身发育状态等作为早期信号,被“转换器细胞”(主要指叶边缘、叶肉和部分维管细胞)感应。第二阶段是生长素累积:转换器细胞将输入的早期信号转换为生长素信号输出至 “再生潜能细胞”(主要指维管中的原形成层和部分薄壁细胞)。第三阶段是细胞命运转变:再生潜能细胞在生长素指导下发生命运转变,最终形成不定根。

这项研究发现,叶片离体后自由态生长素含量快速上升,这一现象依赖于YUC基因介导的的生长素合成途径。当YUC基因家族成员的功能受到抑制时,叶片外植体中WOX11的表达和细胞命运的转变也受到抑制,无法再生不定根。进一步对YUC基因家族各成员的功能研究发现,叶片离体产生的伤口能快速诱导YUC1YUC4在叶肉细胞中表达,贡献再生中生长素的需求;黑暗环境能特异诱导YUC5,YUC8YUC9在叶肉细胞中的表达,增强叶片外植体在黑暗环境下的再生能力;YUC2YUC6在叶片再生过程中一直维持高水平的表达,暗示这两个基因贡献于叶片本底生长素的合成。以上结果说明,不同的YUC基因通过分工响应各种环境因素参与到拟南芥根从头发生过程中。

此研究项目得到了科技部“973”计划、国家自然基金委和中科院青促会的支持。

论文链接

《中国科学报》 (2017-12-18 第4版 综合)

此项研究与上海生科院植生生态所王佳伟研究组、湖南农业大学和上海师范大学合作完成。研究论文被当期Insights推荐阅读(J. Exp. Bot. 2016, 67: 4011-4013)。研究工作得到了科技部“973”计划、国家自然基金委和中科院青促会的支持。

云顶集团网站,文章链接

云顶集团网站 1

文章链接

云顶集团网站 2

上海生科院发表“根从头再生”研究综述

云顶集团网站 3

上海生科院揭示NAC1参与根从头再生的遗传调控途径

上海生科院在生长素控制植物根从头发生过程研究中取得进展

本文由云顶集团网站发布于云顶集团简介,转载请注明出处:上海生科院在生长素控制植物根从头发生过程研

关键词:

最火资讯