朱玉贤院士课题组在《自然•通讯》发表关于植物干细胞发育的研究论文

朱玉贤院士课题组在《自然•通讯》发表关于植物干细胞发育的研究论文

昨天(1月29日)在线出版的《自然•通讯》杂志发表了题为“ROW1 maintains quiescent centre identity by confining WOX5 expression to specific cells”的研究论文，报道了朱玉贤院士课题组在植物根端干细胞方面取得的最新进展。

植物干细胞位于一类特殊的结构——分生组织中，植物幼苗的生长开始于两个分生组织——即分别位于茎端和根端的初生分生组织。目前已知的WUS（WUSCHEL）和WOX5（WUS-RELATED HOMEOBOX 5）作为最主要的干细胞决定因子，分别特异的表达于茎端分生组织(SAM)的组织中心（OC）和根端分生组织(RAM)的静止中心（QC），分别参与对茎端和根端干细胞的稳态调控，使整个植物干细胞保持连续不断的自我更新和分化。但是，干细胞决定因子WOX5如何特异地只在根端的静止中心表达以及静止中心结构是如何得以维持的，长久以来没有得到解决！

蛋白质与植物基因研究国家重点实验室/生命科学学院朱玉贤课题组前期研究发现植物中有一个与动物乳腺癌BARD1同源的基因将其命名为ROW1，该基因缺失突变体植株row1-3根部极其短小且不能正常发育，成熟区细胞不能正常分化与伸长，静止中心及根的向地性完全丢失，同时其根尖不含淀粉粒，结构模糊不具有典型的根端分生组织结构。通过对其表型分析结合PCR与GFP定位技术显示在row1-3突变体中干细胞决定因子WOX5的表达范围从静止中心扩散到上方的根近端分生组织（PM）细胞中。而在野生型中ROW1表达区域与row1-3突变体中WOX5异常扩大的区域一致，暗示ROW1可能抑制WOX5的表达，row1-3突变体剧烈表型可能是由于这种抑制作用被解除导致WOX5过量表达造成的。通过遗传学实验消除row1-3突变体中过量表达的WOX5后可以回复该突变体的表型，而wox5-1/ row-3双突变体中，其根的伸长和向地性得到显著恢复，其根端分生组织可以正常分化产生含淀粉粒的小柱细胞，表型与wox5-1突变体类似。ChIP实验表明ROW可以通过其PHD 结构域与WOX5启动区的H3K4me3结合。将ROW1特异地表达在静止中心可以显著地降低静止中心中WOX5的表达水平。

该研究成果首次证实ROW1是一个关键性负调控因子，可以同时抑制干细胞决定因子WUS和WOX5的表达，进而维持整个植物茎端和根端分生组织干细胞的正常发育与分化，是朱玉贤课题组继2008年发现ROW1调控茎端分生组织发育（Han et al. 2008, Plant Cell)之后在植物干细胞研究方面的又一重要突破。