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研究表明植物干细胞再生不靠死细胞

2020-08-21 中国科学报 李晨
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DNA损伤诱导试剂引起小立碗藓叶片细胞重编程为原丝体干细胞。华中农大供图

  8月17日,《自然—植物》在线发表了华中农业大学生命科学技术学院副教授陈春丽课题组与日本国立基础生物学研究所合作的最新研究成果。该研究首次发现,在早期陆生模式植物小立碗藓中,DNA损伤可以诱导叶片细胞重新编程为干细胞,并再生出新的植株。该过程不依赖细胞死亡,是一种全新的植物适应胁迫环境的策略。

  因为DNA损伤会导致细胞周期停滞和细胞凋亡等现象,在动物细胞中,大量的DNA损伤通常被认为抑制动物细胞的重编程。

  该团队发现,小立碗藓的叶片细胞被DNA损伤诱导试剂浸泡6小时后,首先基因组DNA链会断裂,随后受损DNA在一天左右被修复到原先的状态。这一修复过程依赖于DNA损伤响应因子蛋白激酶ATR,但不依赖同为DNA损伤响应因子的蛋白激酶ATM。

  之后,一个物理损伤诱导的重编程调节因子STEMIN1被触发工作。STEMIN1积累表达的叶片细胞会重编程再生出绿丝体顶端干细胞,且再生出的绿丝体干细胞可以继续生长发育并形成新的具有茎和叶的完整植株,类似受精卵。陈春丽说,这个结果意味着,面对大量的DNA损伤,植物细胞选择重编程产生新的后代。

  由于植物不能像动物一样迅速地逃离不利环境,植物伤口处的死细胞经常会诱导其周围分化的细胞转化为干细胞。但陈春丽强调,该研究中报道的DNA损伤诱导植物体细胞转变成干细胞的整个过程,并不依赖于死细胞,是一个新发现。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-020-0745-9

打印 责任编辑:侯茜
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