《植物組織培養中愈傷組織啟動或維持的功能基因鑑定》是徐重益為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：植物組織培養中愈傷組織啟動或維持的功能基因鑑定
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐重益
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在組織培養過程中，植物細胞發揮自身潛在的全能性，能夠通過脫分化和再分化形成完整的植株。而在這個過程中，生長素/細胞分裂素對於細胞全能性的發揮起著非常重要的調控作用。然而迄今為止，關於細胞脫分化和分化的分子機理仍不清楚。我們將利用誘導型激活標籤轉化擬南芥根外植體獲得轉化群體，在無外源生長素的培養基上，篩選不依賴於生長素的愈傷形成和維持突變體，克隆候選的功能基因，並重新構建轉回擬南芥確認其在愈傷組織發生或維持中的功能。進而通過microarray和酵母雙雜確定與其相關的信號分子或基因，確定具體參與的信號通路，試圖解析該功能基因啟動或維持愈傷的分子機制，探索其在脫分化過程中與生長素信號可能的關係。該項目對揭示分化的植物細胞如何完成脫分化進而啟動愈傷和維持生長的規律具有重要的意義，為研究植物組織培養中植物細胞全能性的獲得機理提供新的思路。
結題摘要
植物的組織或器官在一定的培養條件下，能夠再生出新的器官或完整植株。半個多世紀以來，植物離體再生體系已經成為植物生物技術發展的重要平台。愈傷組織的誘導是高度分化的植物細胞在適當的培養條件下獲得多能性的過程，是離體再生過程中的關鍵步驟。然而迄今為止對於愈傷形成或維持的分子機理仍不清楚。為了鑑定這個過程中的關鍵因子，我們通過建立一個穩定的擬南芥根轉化系統獲得正向的愈傷突變體和通過反向遺傳學分析擬南芥愈傷形成過程的轉錄表達譜並從中挑選高度上調的22個基因過表達來尋找在愈傷起始或維持過程中的重要基因。結果如下： 1、建立了一個穩定的根轉化篩選系統，並通過其獲得了一些重要的不依賴生長素的正向愈傷突變體。 2、通過對擬南芥愈傷起始過程的全基因組表達譜分析，檢測到愈傷誘導初期能夠迅速激活生長素信號途徑，許多轉錄因子被誘導上調錶達；在誘導的後期，一些參與調控細胞狀態以及參與表觀遺傳修飾的因子被上調，如：周轉蛋白、磷酸轉移酶、組蛋白和DNA修飾的組分等。這些基因的上調錶達能夠改變細胞的狀態，最終促使細胞獲得多能性進行細胞分裂以及促使愈傷的形成。 3、發現4個編碼植物特有轉錄因子的基因LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN（LBD）/ASYMMETRIC LEAVES2-LIKE（ASL）在愈傷起始過程中被顯著誘導。過表達4個LBD基因的轉基因植株無論是活體或離體均可以在無外源激素條件下表現出不同程度的自主愈傷發生表型。而LBD16 T-DNA插入突變體lbd16-2和Pro35S:LBD16:SRDX轉基因植株表現出愈傷形成的部分缺陷。結果表明，LBD基因是控制植物愈傷組織形成的關鍵因子。進一步的研究表明LBD並非通過增加轉基因植株中生長素的合成或局部積累來促進愈傷形成，而是可能參與生長素信號途徑介導該過程。過表達LBD16或LBD29誘導形成的愈傷與CIM誘導的愈傷具有相似的特性，即根分生組織特異表達基因PLT1、WOX5在愈傷組織中大量積累表達。此外，LBD位於ARF下游介導愈傷形成。 這些結果為尋找和鑑定參與擬南芥愈傷起始過程的重要因子提供了參考依據。另外，本研究發現了4個LBD基因作為調控愈傷起始的關鍵因子，作用於ARF下游介導由生長素誘導的愈傷形成，從而揭示了生長素誘導愈傷形成的初步的分子機理。
