Nature Plants：愈伤组织能再生器官研讨获停顿

起源：分子动物迷信杰出立异中间 2021-11-18 12:46

组织培育是紧张的动物养分繁衍技术，也是基因编纂等当代农业分子育种技术得以利用的根底。20世纪50年月，由Skoog、Miller奠基的组织培育技术沿用至今（Symposia of the Society for Experimental Biology，11：118–130， 1957）。在两步法组织培育技术中，第一步是获取多能性（p

组织培育是紧张的动物养分繁衍技术，也是基因编纂等当代农业分子育种技术得以利用的根底。20世纪50年月，由Skoog、Miller奠基的组织培育技术沿用至今（Symposia of the Society for Experimental Biology，11：118–130， 1957）。在两步法组织培育技术中，第一步是获取多能性（pluripotency acquisition），即应用高浓度成长素诱导外植体发生具备再生多种器官才能的愈伤组织；第二步是器官产生（organogenesis），即通过高浓度细胞决裂素诱导愈伤组织再生为芽，或通过低浓度成长素诱导愈伤组织再生为根。2010年，Meyerowitz试验室提出愈伤组织相似于根尖分生组织，开启了对于愈伤组织在细胞和分子层面的新意识（Developmental Cell，18： 463-471， 2010）。

愈伤组织的器官再生才能是动物再生畛域的焦点迷信成绩之一，而尚未在分子机制方面获得合懂得释。为什么愈伤组织可能在分歧的激素诱导下再生为分歧的器官，而一般体细胞却没有如许的才能？中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间徐麟研讨组的研讨结果（Pluripotency acquisition in the middle cell layer of callus is required for organ regeneration）作为封面文章，颁发在Nature Plants上，从单细胞和分子层面提醒了愈伤组织具备器官再生才能的机制。

研讨对拟南芥下胚轴发生的愈伤组织开展单细胞测序，确认了愈伤组织相似于根原基或根尖分生组织，年夜致分为三层：外层细胞相似于根尖的表皮和根冠；中层细胞具备根尖静止中间（quiescent center，QC）的特征；内层细胞相似于根尖的维管初始细胞。研讨运用转录组比拟阐发、特征基因表白形式察看和细胞谱系追踪等办法，发现愈伤组织中层细胞与根尖静止中间QC有高度相似的转录组特征，也是根和芽再生的泉源。在表型方面，根尖静止中间QC的特征转录因子基因WOX5及其同源基因WOX7渐变后，愈伤组织的器官再生才能降低；而WOX5/7适量表白可以使愈伤组织在低浓度细胞决裂素的环境下也具备芽再生的才能。分子层面的研讨发现，WOX5/7至多通过三条通路匆匆进愈伤组织中层细胞获取多能性：WOX5/7维持愈伤组织中层的属性；WOX5/7-PLT卵白复合体可能激活内源成长素合成基因TAA1的表白，匆匆进高浓度成长素的积聚；WOX5/7-ARR12复合体可能克制ARR5基因的表白，从而解除细胞决裂素的负反应旌旗灯号通路，到达细胞决裂素超敏感状态。

依据上述成果，研讨推测愈伤组织具备器官再生才能的原理。愈伤组织中层细胞具备特征，处于未分解状态。愈伤组织的中层细胞具备双激素旌旗灯号岑岭的特征，即同时具有高浓度成长素积聚和细胞决裂素超敏感的双重个性。这两个特征使愈伤组织具备既能再生根又能再生芽的才能：当培育基中只含有低浓度成长素而不含有细胞决裂素时，愈伤组织因为积聚了高浓度成长素而分解为根；当培育基中含有高浓度细胞决裂素时，愈伤组织的细胞决裂素超敏感状态使细胞决裂素能疾速无效的激活芽基因的表白，从而发育为芽。而在已分解的体细胞中，成长素路径和细胞决裂素路径互相克制，无奈到达两种激素旌旗灯号的双岑岭状态，因而不具有器官再生的才能。(100yiyao.com）

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