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崔素娟教授/趙紅桃教授團(tuán)隊(duì)在植物干細(xì)胞調(diào)控領(lǐng)域取得重要突破

發(fā)布時(shí)間：2025-12-03

植物驚人的再生能力和漫長(zhǎng)的生命周期依賴于干細(xì)胞的活性。與動(dòng)物一樣，這些干細(xì)胞存在于干細(xì)胞龕（SCN）。干細(xì)胞龕中，存在一類通常處于靜息狀態(tài)的長(zhǎng)期干細(xì)胞，用于維持和補(bǔ)充臨近受損的短期干細(xì)胞，有助于維持基因的穩(wěn)定性，這類干細(xì)胞被稱為組織中心（OC）,在根部稱為靜止中心（QC）。根干細(xì)胞龕中心位置的靜止中心（QC）通常處于不進(jìn)行細(xì)胞分裂的G0期，在損傷或發(fā)育信號(hào)刺激下能迅速重啟分裂，這種“靜中蘊(yùn)動(dòng)”的動(dòng)態(tài)平衡是植物干細(xì)胞生物學(xué)的核心科學(xué)問(wèn)題之一。現(xiàn)有研究表明，PLT1、PLT2、SCR和WOX5四個(gè)核心轉(zhuǎn)錄因子在QC區(qū)域共表達(dá)，維持QC的靜止不分裂狀態(tài)，它們均會(huì)形成自調(diào)控反饋回路。然而，這些轉(zhuǎn)錄因子如何實(shí)現(xiàn)自調(diào)控，以及是否存在一個(gè)共同的調(diào)控機(jī)制，目前尚不清楚。

近日，我院分子細(xì)胞生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室崔素娟教授/趙紅桃教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所，在植物干細(xì)胞調(diào)控機(jī)制研究中取得重要突破。相關(guān)研究成果“The LFR-SWI/SNF complex: a chromatin wrench safeguarding cellular quiescence in Arabidopsis root stem cell organizer”在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）。  

研究團(tuán)隊(duì)以植物SWI/SNF復(fù)合體組分LFR的突變體和回補(bǔ)株系為材料，通過(guò)基因表達(dá)分析與表型鑒定，證實(shí)LFR調(diào)控PLT1、PLT2、SCR和WOX5的表達(dá)，并與這些轉(zhuǎn)錄因子在同一通路中協(xié)同調(diào)控QC的靜止?fàn)顟B(tài)。研究首次發(fā)現(xiàn)：LFR-SWI/SNF復(fù)合體通過(guò)重塑染色質(zhì)，像在染色質(zhì)上發(fā)揮雙重作用的“扳手”：一方面，通過(guò)松弛染色質(zhì)，促進(jìn)PLT1、PLT2與SCR自我激活，抑制QC分裂；另一方面，通過(guò)壓縮染色質(zhì)構(gòu)象，協(xié)助WOX5自我抑制，使其表達(dá)處于合適的水平，同時(shí)通過(guò)激活周期蛋白CYCD3;3，為QC提供在特定條件下重新進(jìn)入細(xì)胞周期的潛能。該機(jī)制實(shí)現(xiàn)了QC在“靜止中保留分裂潛能”的動(dòng)態(tài)平衡。此項(xiàng)研究工作系統(tǒng)闡明了SWI/SNF復(fù)合體在植物干細(xì)胞自調(diào)控中的關(guān)鍵角色，揭示了其通過(guò)染色質(zhì)重塑實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)控的機(jī)制，為理解動(dòng)植物干細(xì)胞保守機(jī)制提供了新的視角。

我院博士生王淑閣為論文第一作者，趙紅桃教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、河北省自然科學(xué)基金、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金、國(guó)家大豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、河北省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2520692122