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Science：转录因子WUSCHEL介导拟南芥生殖细胞产生机制

生物谷 · 公众号 · · 2017-06-11 22:34

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在一项新的研究中，来自德国、法国、比利时、瑞士和日本的研究人员发现一种将植物的普通体细胞转化为生殖细胞（用于有性生殖）的调节通路。相关研究结果近期发表在Science期刊上，论文标题为“RETINOBLASTOMA RELATED1 mediates germline entry in Arabidopsis”。

不同于人和动物的是，植物在早期的胚胎形成期间没有留有生殖细胞系用于未来的配子产生。相反，植物的生殖细胞是由植物生殖器官（雄蕊和心皮）中的体细胞从头产生的。为此，选中的体细胞将它们的细胞分裂模式从有丝分裂转化为减数分裂。有丝分裂是维持染色体数量的细胞增殖过程，而减数分裂是降低染色体数量并且发生基因重组的细胞分裂过程。因此，植物进化出策略而能够让体细胞切换到生殖细胞命运，并且是在合适的位置和合适的时间进行切换的。

论文作者、德国弗莱堡大学植物生物学家Thomas Laux教授和同事们在模式生物拟南芥中鉴定出多种基因，从而提供从有丝分裂转化到减数分裂的起始信号。这些发现的起始点是在单个胚珠中产生多个生殖细胞的拟南芥突变株。

这种新发现的调节通路的关键是对转录因子WUSCHEL活性进行限制。Laux团队在几年前鉴定出WUSCHEL是一种重要的多能性干细胞的调节物，这些干细胞能够变成拟南芥中的每种细胞类型。WUSCHEL参与生殖细胞产生，这就为从古生物学研究中提出的一种长期存在的假设---生殖性胚珠和茎分生组织是从古代植物中的相同原始器官进化而来的---提供分子证据。这种新发现的调节机制展示了植物如何能够对生殖器官中的体细胞切换到生殖细胞进行限制以至于仅单个生殖细胞产生，而周围的体细胞承担着其他的任务。

原始出处：Xin’Ai Zhao, Jonathan Bramsiepe, Matthias Van Durme et al.RETINOBLASTOMA RELATED1 mediates germline entry in Arabidopsis.Science, 28 Apr 2017, 356(6336):eaaf6532, doi:10.1126/science.aaf6532

Jean-Philippe Vielle-Calzada. Linking stem cells to germ cells. Science, 28 Apr 2017, 356(6336):378-379, doi:10.1126/science.aan2734