秋田县立大学Hiroo Fukuda教授应邀访问北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室并作学术报告

2024年10月25日下午，应蛋白质与植物基因研究国家重点实验室贺新强教授邀请，秋田县立大学Hiroo Fukuda教授来访进行学术交流，并于金光楼邓祐才报告厅作了题为“Inter- and intra-cellular signal networks regulating vascular stem cell development”的学术报告。

在报告中，Hiroo Fukuda教授介绍了由细胞内和细胞间信号网络调控的维管干细胞发育的详细特征和机制研究过程，包括体外诱导木质部管状分子分化的Zinnia叶肉细胞培养系统和诱导维管细胞分化的VISUAL系统的建立、维管干细胞维持核心调控因子TDIF/TDR的鉴定及其下游因子调控干细胞活性的机制研究、VND6/7介导的木质部分化的调控机制研究、细胞分裂素和生长素互作调控维管形成层增殖与分化的研究等。维管组织干细胞分化产生各类木质部和韧皮部细胞，对维管系统的发育和次生生长有重要意义。Fukuda实验室利用木质部细胞培养系统，结合各种拟南芥突变体进行基因表达和生化分析，鉴定到木质部导管分子分化抑制因子TDIF小肽，并且发现了 TDIF的受体TDR。TDIF和TDR之间的信号转导发生在细胞间，即TDIF在韧皮部细胞中产生，并被维管形成层定位的TDR所接受。TDIF-TDR信号抑制维管形成层细胞分化为木质部细胞，而促进其分裂。进一步分析显示糖原合酶激酶GSK3s和 WOX4是 TDIF-TDR 信号的下游因子。

另外，Fukuda实验室开发了一种拟南芥维管组织体外培养系统“拟南芥叶的维管细胞诱导培养系统VISUAL”。通过在培养基中施加GSK3抑制小分子bikinin，叶肉细胞脱分化为形成层维管干细胞，并进一步分化为木质部和韧皮部细胞。利用该培养系统发现 BES1是 TDIF/TDR-GSK3s信号的下游因子，并发现筛分子和伴胞的分化受到GSK3的调控。Fukuda实验室还通过百日草和拟南芥木质部细胞诱导体系鉴定到转录因子VND6和VND7，其分别是后生木质部和原生木质部的核心调控因子，并通过下游信号介导次生细胞壁的形成和木质部细胞的程序性死亡。另外，Fukuda实验室还研究了维管干细胞的原位发育机制，并揭示了木质部前体细胞在早期维管发育中起维管干细胞组织者的作用，并促进维管干细胞的分裂和分化。两种 bHLH 转录因子LHW和TMO5/T5L1的异源二聚体诱导木质部前体细胞中细胞分裂素合成相关基因的表达，并产生和释放细胞分裂素促进维管干细胞的分裂。Fukuda实验室还发现生长素和LHW-TMO5/T5L1之间存在正反馈回路，这进一步增强了木质部前体细胞中细胞分裂素的生物合成。

在报告后的交流环节，Fukuda教授与在场师生就维管组织发育机制和功能等相关内容进行了热烈的讨论，现场学术氛围浓厚。本次报告深化了与会者对植物细胞分化、植物发育调控网络的认识，为本领域研究的深入以及多方合作提供了许多富有启发性的思路。