华体会-中国科学院团队与合作者揭示植物根系形态如何被重塑—新闻—科学网

植物三维布局构成的焦点是细胞割裂标的目的的切确节制。植物细胞经由过程平周割裂实现径向发展而变粗，经由过程垂周割裂增进纵向发展而变高。分歧的细胞割裂标的目的组合发生了天然中多样的植物形态。当前，关在节制细胞割裂标的目的的机制依然未知。解析节制细胞割裂标的目的的要害因子和机制，对在细胞程度上重塑植物布局具有理讲价值和利用价值。

11月15日，中国科学院遗传与发育生物学研究所杨宝军团队和荷兰根特年夜学Bert De Rybel研究组合作，在《科学》（Science）上在线颁发了题为SPL13 controls a root apical meristem phase change by triggering oriented cell divisions的研究论文。该研究揭露了根系形态的时空转变进程和背后的份子机制。研究成立了植物细胞割裂标的目的挑选系统并测试了跨越15000个化合物，取得了可影响植物细胞割裂标的目的转变的小份子化合物coral7。进一步，研究发现，coral7经由过程影响转录因子SPL13的表达调控细胞割裂标的目的。这一研究揭露了SPL类转录因子可以经由过程影响细胞割裂标的目的节制根分生组织的形态特点和时空转变，为重塑植物根系形态供给了主要策略。

化学遗传学策略可以降服基因冗余或遗传突变致死带来的研究困难。为寻觅节制植物细胞割裂标的目的的要害因子，该研究成立了一套显示细胞割裂标的目的转变的形态学挑选系统。研究经由过程连系双色标识表记标帜植物BY2细胞和高通量荧光共聚焦快速挑选策略，对跨越15000个化合物进行细胞成像挑选，取得了细胞系和植物中都可节制细胞割裂标的目的转变的化合物coral7。进一步，研究测验考试对coral7进行化学润色以期取得其直接卵白靶标，但标识表记标帜后的化合物缺少生物学活性，因此研究测验考试经由过程转录组测序手段发掘coral7可能影响的要害基因。

该研究操纵coral7处置根系的多时候点取样并连系上调基因的挑选方式发现，转录因子SPL13在植物中过量表达后可改变根系形态。横切成果显示，多种类型的细胞割裂标的目的均产生转变并致使根分生区变粗，申明coral7可以经由过程SPL13调控细胞割裂标的目的转变。后续的SPL13表达阐发和突变体尝试证实了coral7经由过程增进SPL13的表达引诱细胞割裂标的目的的转变。

前期研究发现SPLs是植物春秋和开花路子的要害调控因子。为切磋SPL13和其同源基因在根分生组织中调控细胞割裂标的目的的生物学意义，该研究阐发了植物根系分生区随时候转变的形态特点。成果注解，比拟在较初期的分生区，发展后期的根系在形态特点上会产生较着转变，如中心皮层的构成和分生区增粗。同时，相干的形态改变需要细胞割裂标的目的的从头调剂并引入更多的平周割裂。研究基在SPL13和相干同源基因的时空表达发现，比拟在较野生型材料，spl突变体在中心皮层的构成和分生区增粗方面发生了缺点。这注解SPL经由过程切确的时空表达来节制细胞割裂标的目的以实现根系增粗。进而，对SPL13下流基因的阐发发现其可以激活细胞割裂相干基因CYCB1和内皮层细胞割裂标的目的基因CYCD6;1的表达，并依靠SHR路子。同时，研究阐发票据叶植物水稻和相干spl突变体发现，SPL在水稻的根分生区细胞割裂标的目的和根系增粗中的感化，注解SPL是植物守旧的根系形态（粗度）重塑基因。

上述研究经由过程化学遗传学并连系细胞系统的挑选策略取得了节制细胞割裂标的目的的化合物coral7，并发现了转录因子SPLs的新生物学功能即节制植物细胞割裂标的目的。同时，该研究揭露了SPL份子模块介入根系的时空形态重塑，为实现根系遗传改进和重塑供给了要害位点。

研究工作获得国度天然科学基金等的撑持。

论文链接

泥土中根系形态的时空转变机制和根系增粗策略

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