植物干细胞维持的调控机理研究有新进展

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    近日来自华南农业大学生命科学学院的研究人员在在植物干细胞维持的调控机理研究中取得重要进展，该研究成果于2011年8月9日在线发表于国际学术期刊《The  Plant  Cell》（近5年平均影响因子为10.69）上。
) Q/ `6 j5 g6 X# R4 _* q      植物利用干细胞进行生长和发育，根的干细胞位于根尖，干细胞分裂产生的子细胞形成根的不同细胞类型与组织，进而构成植物的地下器官—植物根系。植物根的正常生长依赖于根干细胞的维持。根的干细胞处于一个高度调控的微环境中，目前，在拟南芥中的研究表明，生长素介导的转录因子PLETHORA（PLT）信号通路是植物根干细胞特化与维持的调控机制之一，转录因子的调控被认为起到重要作用，但在植物根干细胞特化与维持中生长素具体作用机制一直不甚清楚。; q* q- }0 z" X" A- F
    通过分子细胞生物学、遗传学与生物化学的方法，陶利珍课题组鉴定了拟南芥RAC/ROP小G蛋白的活化因子RopGEF7参与调控根干细胞微环境的维持。RopGEF7过量表达导致根在子叶和茎顶端的异位发生，而RNA干涉下调RopGEF7表达则引起胚胎和胚后根干细胞微环境的发育缺陷。报告基因表达分析结果表明，RopGEF7在转录与翻译水平上通过活化根的干细胞决定因子的表达和影响生长素极性运输蛋白PIN1的积累，改变生长素在根中的梯度分布和应答，从而调控根干细胞的特化与维持。4 U2 g" G+ t3 n, L
    该研究首次报道了RAC/ROP小G蛋白信号通路对生长素介导的根干细胞维持这一重要的生物学过程的调控作用，为进一步深入研究生长素作为位置信号参与特化与维持根干细胞的分子机制提供了新线索。# K2 T8 ~' C! o8 g# s+ \

. K/ s9 p  U+ t! N! l9 l    发于该国际大刊的文章第一作者为华南农业大学生命科学学院博士生陈敏，通讯作者为生科院陶利珍教授。陶丽珍教授于中科院华南植物研究所获得博士学位，后曾赴美国麻州大学留学。2005年9月作为“引进人才”受聘于华南农业大学生命科学院。目前主要从事植物激素信号与基因表达调控研究。以拟南芥菜和水稻等模式植物为实验材料，采用分子、生化、细胞生物学和遗传学手段，研究植物激素信号及其激素信号间互作在调节植物生长、 发育和植物对环境适应的分子机理。新研究得到了科技部和国家自然科学基金委的资助。
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: e  v# `$ X: v* Q4 Q2 fRopGEF7 Regulates PLETHORA-Dependent Maintenance of the Root Stem Cell Niche in Arabidopsis
/ [: [) _. C" w9 I- ^8 sThe root stem cell niche defines the area that specifies and maintains the stem cells and is essential for the maintenance of root growth. Here, we characterize and examine the functional role of a quiescent center (QC)–expressed RAC/ROP GTPase activator, RopGEF7, in Arabidopsis thaliana. We show that RopGEF7 interacts with At RAC1 and overexpression of a C-terminally truncated constitutively active RopGEF7 (RopGEF7ΔC) activates RAC/ROP GTPases. Knockdown of RopGEF7 by RNA interference causes defects in embryo patterning and maintenance of the QC and leads to postembryonic loss of root stem cell population. Gene expression studies indicate that RopGEF7 is required for root meristem maintenance as it regulates the expression of PLETHORA1 (PLT1) and PLT2, which are key transcription factors that mediate the patterning of the root stem cell niche. Genetic analyses show that RopGEF7 interacts with PLT genes to regulate QC maintenance. Moreover, RopGEF7 is induced transcriptionally by auxin while its function is required for the expression of the auxin efflux protein PIN1 and maintenance of normal auxin maxima in embryos and seedling roots. These results suggest that RopGEF7 may integrate auxin-derived positional information in a feed-forward mechanism, regulating PLT transcription factors and thereby controlling the maintenance of root stem cell niches.