研究揭示植物单细胞再生机制
来源：遗传与发育生物学研究所 2021-08-12 20:02
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、园艺上应用广泛，是遗传转化的常用途径。虽然较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，而关于植物单细胞再生机制目前仍知之甚少。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
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、园艺上应用广泛，是遗传转化的常用途径。虽然较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，而关于植物单细胞再生机制目前仍知之甚少。
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WUS与DRN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，并为动物体细胞再生研究提供借鉴。
8月11日，相关研究成果发表在Science Advances（DOI：10.1126/sciadv.abg8466）上。研究工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金的资助。（生物谷 bioon）
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