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生命科学学院苏英华、张宪省教授团队揭示调控拟南芥体细胞胚胎发生新途径

作者:苏英华记者:通讯员:摄影: 出处:生命科学学院发布时间:2024-04-09

近日,生命科学学院苏英华、张宪省教授团队在New Phytologist杂志发表了题为“A WRI1-dependent module is essential for the accumulation of auxin and lipid in somatic embryogenesis of Arabidopsis thaliana”的研究论文,报道了拟南芥WRI1转录因子介导的油脂合成调控体细胞胚胎发生的新途径,对于理解植物细胞全能性表达的分子机理以及建立高效的作物遗传转化体系至关重要。

体细胞胚胎发生长期以来作为研究胚胎发生的一个模式系统,被认为是植物细胞全能性的完全表现。体细胞胚胎发生技术是一种无性繁殖技术,它能使少量的优质种子得以快速扩繁。体细胞胚胎发生也是作物转基因的一个有效再生体系。由于体细胞胚比受精卵更容易获得和批量生产,因此体细胞胚胎发生还是研究胚胎发育机制的重要研究体系。然而,体细胞胚的起源存在怎样的调节机制,如何将已经分化的植物体细胞转变成具有完全不同的结构、功能及发育命运的全能性细胞的分子机制目前仍不清楚。异位表达包括胚胎发生调控因子LEAFY COTYLEDON 2(LEC2)在内的一些植物转录因子可以将体细胞重编程为全能性细胞。体细胞胚胎发生过程伴随着油脂、蛋白质和其他大分子的积累。研究发现,由转录因子LEC1、LEC2、ABI3和其他蛋白质组成的复合物能够促进油脂结构蛋白基因OLEOSIN1(OLE1)和OLE3的表达从而调控油脂积累。然而,在体细胞胚胎发生过程中调控油脂积累的分子机制和油脂的功能尚且未知。

该研究发现调控油脂合成的关键转录因子WRI1功能缺失导致细胞内油脂积累大幅减少,体细胞胚的诱导受到抑制。研究还发现WRI1与LEC2之间存在相互作用且WRI1能够加强LEC2对下游靶基因LEC1和FUSCA3(FUS3)的激活作用,促进体细胞胚向胚性细胞的转变。进一步研究发现,WRI1与LEC1、LEC2和FUS3存在蛋白互作且能够形成复合体增强对生长素合成相关基因YUCCA4(YUC4)和油脂合成相关基因OLE3的激活,促进体细胞胚胎诱导过程中生长素和油脂的积累,从而更有利于体细胞胚的诱导形成。

图1. WRI1突变抑制LEC2诱导的体细胞胚胎发生


图2. 体细胞胚胎发生过程中WRI1介导的模块调控体细胞向胚性细胞转变的模型


苏英华教授为该论文的通讯作者,张文杰博士和唐丽苹副教授为共同第一作者,aoa体育官网入口(中国)集团有限公司,的张宪省教授参与了该项研究的指导工作。该研究得到了国家自然科学基金项目和山东省自然科学基金项目的资助。


编      辑:万    千 

审      核:贾    波 


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