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中科院植物所植物细胞全能性分子调控研究取得进展

植物细胞极高的全能性是植物可重复再生的基础,基于植物细胞全能性的植物激素诱导的离体再生体系已被广泛应用于农业生产和基因改良中。长期以来,生长素诱导多能性的愈伤组织形成被认为是植物细胞获得全能性的过程,也是经典植物离体再生体系的起始步骤。然而,生长素如何启动愈伤组织形成的分子调控机制尚不清晰。 

近期,中国科学院植物研究所胡玉欣研究组以拟南芥为材料,在前期发现受生长素诱导的LBD转录因子能直接调控愈伤发生的基础上,进一步发现bZIP类转录因子能够与LBD以异源二聚复合体的形式,调控生长素诱导的愈伤发生过程。研究显示,bZIP59和LBD在愈伤形成过程中高度重叠表达,生长素能够维持bZIP59蛋白的稳定性并增强其与LBD形成复合体的能力;在拟南芥中超表达bZIP59基因能够引起在无外源生长素的培养基上自发愈伤组织的发生;bZIP59和LBD16具有共同的靶基因,表明bZIP59和LBD是以复合体的形式参与调控愈伤起始的体细胞编程过程。 

该研究揭示了bZIP-LBD复合体是控制愈伤形成中体细胞重编程的关键因子,建立了植物再生体系中生长素信号和细胞全能性获得的分子联系。该研究结果不仅对理解植物细胞全能性调控及其在提升植物生物技术应用方面有重要的意义,也有助于进一步比较植物细胞全能性和动物细胞多能性调控的分子进化机制。 

相关研究成果发表在《自然-植物》上,副研究员徐重益为第一作者,研究员胡玉欣为通讯作者,该刊同期的“新闻与观点”栏目中对此成果进行了点评。该研究得到了国家自然科学基金、国家重大科学研究计划、中科院战略性先导科技专项等的资助。

AtbZIP59-LBDs复合体调控体细胞全能性获得模式图 

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