由农业学院和生命科学综合植物科学学院的植物生物学教授Michael Scanlon领导的康奈尔研究小组最近报告了对玉米干细胞基因表达模式的新见解——揭示了它们在指导茎发育过程中作用的细节。
12月29日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of National Academy of Science)上的这项研究，“单细胞决议下的植物干细胞组织和分化”。
植物不断地生长新的营养结构。在发育的早期阶段，细胞被赋予特定的功能，它们以高度有序的方式生长。成年植物地上部分的所有细胞、器官和组织的存在都归功于一群干细胞，它们生活在一个叫做茎尖分生组织(SAM)的结构中。
SAM产生的细胞在发育过程中经历特定的基因表达模式，产生成熟植物中发现的更复杂的细胞和组织。它还有助于维持用于器官建造的细胞和产生更多干细胞的细胞之间的平衡。
为了实现这一目标，复杂的基因网络以精确的序列开启和关闭，并且随着植物的继续发育，它们会经历基因表达的自然变异。这最终会影响成年植物的性状，如叶片大小、叶片形状和株高。
Scanlon最近的论文描述了在单个SAM细胞中观察到的基因表达模式，并报告了表达基因的功能。利用这些数据，研究生James Satterlee和博士后研究员Josh Strable确定了SAM细胞中具有干细胞功能的细胞子集，并确定了玉米植物保护干细胞DNA不发生突变的潜在遗传策略。
斯坎伦说:“与大多数动物的干细胞被隔离在特殊组织中加以保护不同的是，植物干细胞嵌入在营养茎尖，可能容易发生突变。”
了解单个干细胞的遗传变异对于更多地了解发育过程以及干细胞帮助形成的成熟组织和器官至关重要。
2020年春，美国国家科学基金会(NSF)的植物基因组研究项目向Scanlon提供了一笔为期五年、价值180万美元的持续资助，用于研究玉米发育的基本机制。这是建立在斯坎伦和他的实验室自21世纪初以来一直在进行的研究基础上的，其中很多研究也得到了美国国家科学基金会的支持。
莫德林·林德伯格(Magdalen Lindeberg)是综合植物科学学院的助理主任。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：http://news.cornell.edu/stories/2021/01/plant-biologists-reveal-genetic-patterns-maize-development