生長素調控植物細胞脫分化的分子機制研究

《生長素調控植物細胞脫分化的分子機制研究》是胡玉欣為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的重點項目。

基本介紹

• 中文名：生長素調控植物細胞脫分化的分子機制研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：胡玉欣
• 依託單位：中國科學院植物研究所

項目摘要

植物已分化的組織和器官在生長素的作用下可以形成具有高分化能力的愈傷組織。愈傷組織的形成過程一直以來被認為是是植物體細胞脫分化獲得全能性的過程，類似於動物多能性幹細胞誘導。然而，植物細胞脫分化的分子機理和生長素在這個過程中的作用機制至今仍不清楚, 主要的原因是在植物中控制愈傷發生的關鍵因子一直沒有被鑑定出來。我們最近首次發現並證明受生長素調控的Lateral Organ Boundaries Domain (LBD) 轉錄因子是調控植物愈傷發生關鍵因子。本項目在此基礎上，以擬南芥為材料，通過遺傳學、細胞生物學、生物化學和分子生物學等手段，結合離體和活體研究體系，深入解析LBD調控細胞脫分化過程的生物化學和分子機制，開展植物脫分化過程中其它重要因子的鑑定和研究，以期建立生長素調控細胞脫分化的信號途徑, 探索植物細胞全能性控制的分子基礎。

結題摘要

植物細胞極高的全能性是植物可重複再生的基礎，在植物經典的離體再生體系中，已分化的組織和器官在生長素的作用下可以形成具有高分化能力的愈傷組織，這個過程一直以來被認為是是植物體細胞脫分化獲得全能性的過程，類似於動物多能性幹細胞誘導。儘管以植物離體再生為基礎的生物技術套用已經超過半個多世紀，然而生長素誘導植物細胞脫分化的分子控制機理至今仍不清楚。本項目在前期發現並證明擬南芥受生長素調控的LBD轉錄因子是調控植物愈傷發生關鍵因子的基礎上，通過遺傳學、細胞生物學、生物化學和分子生物學等手段，結合離體和活體研究體系，系統解析了生長素誘導植物細胞脫分化分子控制和可能機制。發現了擬南芥bZIP轉錄因子和LBD形成複合體介導了生長素誘導愈傷組織的發生以及發育過程中細胞命運的改變，同時系統研究了生長素調控細胞的脫分化的分子事件，進一步研究揭示了長鏈脂肪酸或其衍生物是限制細胞脫分化的重要分子。另外，我們也對側芽形成過程中細胞命運的轉變進行了探索。這些研究成果相繼在國際學術期刊Nature Plants、PNAS、Plant &Cell Physiology和Journal of Plant Physiology上發表論文4篇，撰寫專著1章，相關的研究也受到國際植物學界的關注。本項目研究不僅推進了植物細胞全能性控制這一重要領域的研究，也為進一步提升以再生為基礎的植物生物技術套用奠定了基礎。