研究人員通過計算模擬闡釋側生器官對幹細胞的反饋調控

幹細胞是器官的來源，但器官能否反饋調控幹細胞？分化細胞對幹細胞的反饋有助於動態維持幹細胞的穩態，使幹細胞的數量和活性適應內源變化。動物中，分化細胞通過分泌可擴散的信號分子反饋於幹細胞。植物中是否存在反饋調控，在分子水平如何實現反饋調控？

中國科學院遺傳與發育生物學研究所焦雨鈴研究組與北京大學國際數學研究中心張磊研究組，通過學科交叉研究發現生長素長距離運輸在側生器官對莖尖幹細胞的反饋中扮演重要角色。研究發現，莖尖幹細胞區域的生長素含量負調控幹細胞平衡，高生長素含量導致幹細胞分化加速。計算模擬表明，側生器官原基外運的生長素能夠抑制莖尖的生長素外運，從而維持莖尖生長素濃度的穩態，進而維持幹細胞的穩態。遺傳分析和顯微手術實驗驗證了模型結論，發現在葉片、花原基發育不良的突變體中或在切除原基後，莖尖幹細胞區域生長素外運加強，生長素濃度降低，莖尖幹細胞增多。增大的幹細胞團進而產生更多側生器官。該模型解釋了側生器官突變體中莖尖幹細胞區域增大，特別是周期性變化的表型。該研究揭示了植物幹細胞穩態的維持與動物幹細胞的穩態維持在分子水平採取了不同的策略。

近日，相關研究結果發表在Developmental Cell上。研究工作得到了國家自然科學基金、國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）、中組部「萬人計劃」和植物基因組學國家重點實驗室等的資助。

生長素運輸介導側生器官反饋調控莖尖幹細胞穩態

來源：中國科學院遺傳與發育生物學研究所

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