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学术 2024-11-15 23:32 上海

编者按

定向细胞分裂对决定植物的整体形态和大小至关重要，但控制这一过程的开始和持续时间的因素在很大程度上仍然未知。

2024 年 11 月 15 日，中国科学院遗传与发育生物学研究所杨宝军、比利时根特大学Bert De Rybel共同通讯在Science在线发表题为 “SPL13 controls a root apical meristem phase change by triggering oriented cell divisions” 的研究论文。该研究发现了一个小分子，可以激活根尖分生组织（RAM）中SQUAMOSA启动子结合蛋白样13（SPL13）的表达，SPL13是一个已知的在茎从幼体到成体转变中的参与者。

这种表达通过短根（SHR）和细胞周期调节因子导致RAM中的定向细胞分裂。进一步发现，通过形态和分子特征，RAM具有不同的幼年期和成虫期，并且在拟南芥和水稻中，SPL因子对这种转变至关重要。总之，该研究提供了在相变过程中RAM中发生的年龄依赖性形态变化的分子见解。

植物通过定向细胞分裂调节器官大小、形状和组织模式，而定向细胞分裂是通过细胞分化和细胞壁各向异性的改变而实现的。在过去的几年中，已经在拟南芥中发现了指导根尖分生组织（RAM）定向细胞分裂过程的几个分子因子，但控制这些过程的开始和持续时间的因素仍然未知。在茎尖分生组织（SAM）的营养发育过程中，定向细胞分裂也是一个突出的特征。幼芽期和成虫期之间的过渡被称为营养期变化，由依赖microRNA156的SQUAMOSA启动子结合蛋白样（SPL）转录因子控制。在这一过程中发生的许多形态学变化中，定向细胞分裂使SAM的大小逐渐增加，背面出现锯齿和毛状体的现象更为突然。虽然在不同的幼体和成体发育阶段之间的过渡概念还没有被推断到根部，但在发芽后的第一周和第三周之间，细胞分裂活性的增加是非常突出的，但迄今为止尚未得到充分的研究。这一过程不同于苗期萌发后第一周RAM的一般激活，后者是研究根系生物学的常用发育状态。

机理模式图（图源自Science）

在这里，研究人员发现了一个能够在RAM中重新定向细胞分裂的小分子。通过分析该化学物质诱导的一组基因，转录因子SPL13及其同源物是通过SHR和细胞周期调节因子控制细胞分裂方向的必要和充分的。这些定向细胞分裂是RAM从幼年到成年状态相变的标志，这在拟南芥和水稻中都是保守的。该研究通过表明SPL转录因子是通过SHR途径和下游细胞周期调节因子控制这一转变的开始所必需的和足够的，为这一鲜为人知的保守发育过程提供了分子视角。

参考消息：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4298

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIxNjM4NzkwMA==&mid=2247562999&idx=3&sn=43c54ba9df95f4876aad9646ef06119c

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