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The EMBO Journal:中科大赵忠研究组揭示植物干细胞调控新机制

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摘要 : 2017年8月24日,国际知名学术期刊《The EMBO Journal》杂志上在线发表了中国科学技术大学生命科学学院赵忠课题组的一篇研究论文,研究论文揭示了植物干细胞调控的新机制。研究结果题为Redox regulation of plant stem cell fate。

2017年8月24日,国际知名学术期刊《The EMBO Journal》杂志上在线发表了中国科学技术大学生命科学学院赵忠课题组的一篇研究论文,研究论文揭示了植物干细胞调控的新机制。研究结果题为Redox regulation of plant stem cell fate。

干细胞维持与分化的调控对于动物抑或是对于植物的生长发育而言具有重要意义,一旦干细胞功能发生异常,植物和动物的生长和发育均会出现严重缺陷。然而,目前对于植物和动物干细胞调控的共同机制尚不清楚。

先前研究有报道过氧化氢在动物干细胞分化的调控有着重要作用。该项研究表明,超氧根和过氧化氢作为新的信号调控植物干细胞的维持与分化。在植物茎顶端分生组织(SAM)中,超氧根主要在干细胞CZ富集,而过氧化氢主要在分化细胞PZ富集,这种分布模式依赖于一系列活性氧代谢基因在SAM中特异表达模式,研究发现绝大多数的超氧化物歧化酶特异在分化细胞PZ表达而过氧化物酶在干细胞CZ特异表达。CZ区超氧根通过正调控植物干细胞重要调控基因WUS的表达从而维持干细胞的稳定;而PZ区过氧化氢可以促进细胞分裂调控分化过程。此外,研究还发现超氧根和过氧化氢之间形成balance、相互拮抗,并通过调控WUS而决定干细胞的命运。该研究揭示这种新的干细胞调控的信号可能在植物和动物中是保守的,并为研究ROS-介导的干细胞命运的调控机制提供了理论基础。

The EMBO Journal:中科大赵忠研究组揭示植物干细胞调控新机制
植物干细胞调控新机制

原文链接:

Redox regulation of plant stem cell fate

原文摘要:

Despite the importance of stem cells in plant and animal development, the common mechanisms of stem cell maintenance in both systems have remained elusive. Recently, the importance of hydrogen peroxide (H2O2) signaling in priming stem cell differentiation has been extensively studied in animals. Here, we show that different forms of reactive oxygen species (ROS) have antagonistic roles in plant stem cell regulation, which were established by distinct spatiotemporal patterns of ROS‐metabolizing enzymes. The superoxide anion (

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) is markedly enriched in stem Cells to activate WUSCHEL and maintain stemness, whereas H2O2 is more abundant in the differentiating peripheral zone to promote stem cell differentiation. Moreover, H2O2negatively regulates

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biosynthesis in stem cells, and increasing H2O2 levels or scavenging

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leads to the termination of stem cells. Our results provide a mechanistic framework for ROS‐mediated control of plant stem cell fate and demonstrate that the balance between

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and H2O2 is key to stem cell maintenance and differentiation.

DOI:10.15252/embj.201695955

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