生科院陶利珍教授课题组在植物根尖干细胞维持机制研究中取得新进展

来源: 生命科学学院编辑: 更新时间: 2019-07-01318 次点击

   近日,我校生科院陶利珍课题组在植物学国际主流期刊New Phytologist (2018 IF = 7.299)在线发表了题为Phosphoethanolamine N-methyltransferase 1 contributes to maintenance of root apical meristem by affecting ROS and auxin regulated cell differentiation in Arabidopsis(论文在线链接https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.16028),并在Plant Journal (2018 IF = 5.726)发表了题为Cystathionine beta-lyase is crucial for embryo patterning and the maintenance of root stem cell niche in Arabidopsis论文链接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/tpj.14343)的研究论文。根系是植物吸收土壤水分和矿质营养以及植物与土壤环境互作的重要器官。植物地下器官根系来源于根尖分生组织中的干细胞,这类细胞是一种具有自我更新和自我维持能力的特殊细胞类群。根尖干细胞围绕根的静止中心(QC)分布,QC为干细胞提供重要的微环境信号,维持干细胞的功能。植物激素生长素在根尖干细胞稳态调控中起着至关重要的作用。


   陶利珍课题组早期工作揭示了植物小G蛋白ROP激活因子ROPGEFF7介导生长素依赖的根尖干细胞微环境维持机制Chenet al., 2011, Plant Cell)。后续工作为了深入研究ROPGEF7的调控机制,他们使用携带ROPGEF7pro:GUS报告基因的种子进行EMS化学诱变,筛选获得了ROPGEF7pro:GUS报告基因表达改变的短根突变体。短根突变体dpr2PEAMT1基因功能敲除,影响到磷酸胆碱的从头合成,导致主根根尖细胞伸长、细胞分裂受到抑制,而细胞分化加速,最终根尖分生组织完全分化。PEAMT1基因在根尖伸长分化区表达最强,而在根尖干细胞微环境以及附近的子细胞表达最弱。这样的表达模式与该基因受到根发育的主开关PLETHORA转录因子抑制相符。该研究表明根尖缺乏胆碱后,伸长分化区的活性氧与生长素过量积累在促进根尖分生组织分化中具有关键作用。突变体prgiCBL基因的点突变导致胱硫醚β裂解酶(CBL酶活性下降,影响到甲硫氨酸从头合成,导致根尖干细胞不能正常维持。CBL基因在根尖静止中心强烈表达。该研究表明根尖干细胞微环境处缺乏甲硫氨酸局部合成,根细胞DNA甲基化和H3K4me3组蛋白甲基化水平降低,导致根尖干细胞主调控基因PLETHORA转录因子表达下调,进而影响到根尖干细胞维持。

我校生科院2015博士研究生邹益为New Phytologist论文第一作者;已毕业博士研究生刘国兰和2016级博士生杨伟苑为Plant Journal论文共同第一作者。陶利珍教授为论文通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金项目的资助。