海峡联合研究院园艺中心在《美国科学院院刊》(PNAS)发表文章

  发布时间: 2017-04-05   信息员:   

国际著名学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS327日在线发表我校青年千人计划吴双教授课题组最新研究成果,题目为:《Symplastic communication spatially directs local auxin biosynthesis to maintain root stem cell niche in Arabidopsis》,这是继去年以来,吴双教授以福建农林大学为第一单位发表的第二篇PNAS论文。我校为该论文作者唯一单位。助理研究员刘宇婷为论文第一作者,吴双教授为通讯作者。硕士生徐梅芝、梁能松、于巧芝,以及本科生郑扬航也参与了本项工作。

干细胞是一类具有无限增殖能力而本身保持未分化状态的细胞,植物干细胞存在于茎尖的茎顶端分生组织(shoot apical meristem, SAM)和根尖的根顶端分生组织(root apical meristem, RAM)中,对其调控机制的研究分别揭示了干细胞微环境对茎尖和根尖干细胞的维持至关重要。拟南芥根干细胞的维持依赖于位于中央的QC(静止中心)的功能,长期以来人们推测QC可能通过细胞间信号提供了维持周围干细胞微环境的信息,然而一直以来这种信号交流的本质并不清楚。部分原因是一直缺乏有效工具来直接证明这一推论。研究人员利用QC特异性表达的启动子,启动一种独特的胼胝质合成酶,在胞间连丝两侧大量合成胼胝质,从而成功地对胞间连丝进行人为调控,特异性地阻断QC与周围干细胞的胞间信号交流。利用这个系统,在时间和空间尺度上对QC与周围干细胞间信号的传递进行精确调控,证实了胞间的共质体信号能够通过控制局部生长素合成对该区域的稳态发挥直接调控功能。该研究阐释了胞间信号对维持根尖干细胞微环境稳态的至关重要的功能,并深入揭示了由生长素调控的干细胞维持机制中,共质体交流作为起始信号提供细胞间的互相位置信息,进而指导生长素和PLT的局部峰值来抑制干细胞分化,并反馈调节加强位置信息的相关机理。

  

(A and B) Phenotypes of pWOX5:icals3m expressing roots (A) compared with WT (B) after 48-h induction in 10 μM estradiol medium.

(C and D) Confocal images of roots expressing the pSHR:SHR-GFP transgene before (C) and after induction of pWOX5:icals3m for 48 h (D).

(E and F) Starch granule accumulation as visualized by Lugol’s staining in the WT (E) and pWOX5:icals3m (F) roots after 48-h estradiol induction.

(G and H) Auxin reporter DR5:erGFP in WT (G) and heterozygous pWOX5:icals3m after 2-d treatment with 10 μM estradiol (H).

(I and J) The expression of pPLT1:erCFP in WT (I) and pWOX5:icals3m (J).

(K) Rescued SCN in pWOX5:icals3m roots after 48-h estradiol induction by expressing pWOX5:IAAm-YFP (shown in green fluorescence).

(L) Lugol’s staining showing the recovery of CSC differentiation phenotype in pWOX5:icals3m roots by NAA treatment.

(M and N) The expression of pYUC1:GUS in WT (M) and

pWOX5:icals3m after 48-h estradiol induction (N).



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