Cell子刊報道山東大學在植物根尖幹細胞維持調控研究中的最新進展

幹細胞維持與分化的平衡調控對動物和植物的生長發育都具有重要的意義，一旦幹細胞功能發生異常，植物和動物的生長和發育都會出現嚴重的缺陷。然而，目前對於植物和動物幹細胞調控的共同機制知之甚少。1月30日，山東大學生命科學學院丁兆軍教授課題組在Cell Reports在線發表了題為「PHB3 maintains root stem cell niche identity through ROS responsive AP2/ERF transcription factors inArabidopsis」的研究論文，揭示了擬南芥中抗增殖蛋白參與調控植物根尖幹細胞維持的新機制。

抗增殖蛋白（Prohibitin，PHB）是一種高度保守的蛋白質，早期的研究發現，抗增殖蛋白被認為是一種潛在的抑癌蛋白，與腫瘤的產生有緊密的聯繫。最新的報道指出人類PHB對於胚胎幹細胞的自我更新是必需的。然而，目前對於抗增殖蛋白是否參與調控植物幹細胞維持和分化知之甚少。

該研究表明，擬南芥中的PHB3對於根尖幹細胞的維持具有重要的調控作用。研究發現，phb3突變體中H2O2和O2-在根尖分生區大量積累，促進了分生區細胞的提早分化，抑制根系的生長，同時促進了根尖幹細胞龕中靜止中心QC細胞的分裂以及遠端幹細胞的分化。通過RNA-seq，該研究鑒定了響應ROS的三個重要的AP2/ERF類轉錄因子（ERF109、ERF114、ERF115），它們作為PHB3的下游調控因子參與對根尖幹細胞的調控。此外，PHB3通過控制ROS的積累限制ERF109、ERF114、ERF115在分生區的表達，最終調控根系的生長。該研究揭示了抗增殖蛋白對植物和動物幹細胞調控的保守性，並為研究ROS介導的幹細胞命運的調控機制提供了理論基礎。

大量的研究表明，ROS信號對維持動物幹細胞是必需的。丁兆軍課題組近期的研究表明，ROS的穩態調控在根尖幹細胞維持過程中也發揮重要作用，根尖ROS的梯度和絕對水平都至關重要（Yu et al.,PLoS Genet, 2016）；丁兆軍課題組最新的研究還發現，ROS通過和乙烯信號互作，調控擬南芥根尖幹細胞的維持及根的生長發育（Lv et al.,PLoS Genet, 2018）。該項在Cell Reports發表的工作是在前期工作的基礎上，進一步揭示了ROS調控植物根尖幹細胞的下游信號響應機制，有助於加深對ROS信號介導的幹細胞命運調控分子機理的認識。

據悉，山東大學生命科學學院孔祥培助理研究員為該文章的第一作者，丁兆軍教授為通訊作者。該研究受到科技部重大研究計劃、山東省自然科學基金重大基礎研究計劃、國家自然科學基金、山東省傑出青年和博士後特別資助等項目的資助。

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