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焦雨铃研究组与合作者揭示植物单细胞再生机制

  不同于高等动物,高等植物细胞命运可塑性高,分化的植物体细胞可以获得全能性(totipotency),再生出完整可育植株。植物单细胞再生在农业、园艺上具有广泛应用价值,是遗传转化的常用途径。虽然很多种类的植物均实现了单个分化体细胞的再生,获得了完整植株,但关于植物单细胞再生机制目前仍然知之甚少。 

 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所焦雨铃研究组与中国科学院大学生命科学学院汪颖研究组合作,发现WUSDRN是两个拟南芥叶肉细胞再生所必需的转录因子,并能促进再生。结合活体成像结果、单细胞转录组数据和单细胞核转录组数据,研究人员发现伴随着细胞壁消化的原生质体化过程在全基因组水平增加基因的随机表达。研究人员还发现原生质体化后染色质开放程度增加,与基因随机表达增加相关。人为增加染色质开放程度可以提升原生质体再生效率。 

 

  在此基础上,该研究提出了单细胞再生的“转录组选择”模型:原生质体化后的基因随机表达在单细胞水平创造了演化的基础,培养条件选择出能够再生的基因表达组合。这一研究为植物单细胞再生机制提供了新思路。该机制可能在哺乳动物多能干细胞的诱导中发挥作用,也为动物体细胞再生研究提供借鉴。 

 

  上述研究成果于2021811日发表于Science Advances (DOI:10.1126/sciadv.abg8466)杂志上。焦雨铃研究组已毕业研究生徐梦雪博士和杜青伟博士为该论文的共同第一作者,焦雨铃研究员和中国科学院大学汪颖副教授为共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金的资助。 

 

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