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植物细胞全能性表达的分子机理研究

批准号:
31730008
项目类别:
重点项目
资助金额:
304.0 万元
负责人:
张宪省
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2022
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏英华、别晓敏、唐丽苹、孟文静、姚汪劲松、李英菊、殷佩佩、王珊珊、高恒彬

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项目成果

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中文摘要
植物细胞全能性即单个植物细胞具有能够发育成完整植株的潜在能力,然而植物体细胞如何表达全能性的机理目前仍不清楚。本课题组建立了拟南芥子叶诱导体细胞胚胎发生系统,该系统的突出特点是不经过胚性愈伤组织,直接由子叶单个细胞发育成体细胞胚,因此是研究植物细胞全能性表达的理想实验系统。前期工作中,我们利用荧光捕获技术,以合子胚早期特异表达的SERK1作为标记基因,特异获取体细胞胚胎发生早期的单细胞(胚胎干细胞),进行RNA-seq转录组分析,鉴定出一批在胚胎干细胞中特异表达的基因SSF(Single-cell specific factors)。本项目拟进一步分析SSF诱导体细胞胚胎发生的功能,鉴定决定体细胞全能性表达的关键因子,构建植物细胞全能性表达的分子遗传网络。研究结果将阐明体细胞胚胎发生的分子调控网络,为深入理解植物细胞全能性的机理提供新的重要信息。
英文摘要
Plant Cells have evolved a powerful ability to generate whole plants (cell totipotency). However, a little is known on molecular mechanisms of cell totipotency in plants. Based on previous study, we developed a system to generate somatic embryos from single cells of Arabidopsis cotyledon. The embryonic stem cells marked by SERK1-fluorescence were collected using a Laser Capture Microdissection technique. By RNA-seq analysis, we identified a number of genes (Single-cell specific factors, SSFs) which are specifically expressed in embryonic stem cells. In this project, we will determine functions of SSF genes in induction of somatic embryos and construct a network of cell totipotency. The study might provide novel and critical information for understanding molecular mechanisms of cell totipotency in plants, and lay a theory foundation for plant regeneration.
植物细胞全能性即单个植物细胞具有能够发育成完整植株的潜在能力,然而植物体细胞如何表达全能性的机理目前仍不清楚。本研究揭示了单个子叶细胞如何改变命运,转变成全能细胞,从而进入到胚胎发生程序。本研究还发现生长素在单细胞中的内源合成与积累对于全能细胞的起始是必需的。全能细胞起源于气孔谱系拟分生组织母细胞,且LEC2与气孔谱系拟分生组织母细胞发育关键决定因子SPCH存在蛋白互作,二者通过互作共同激活生长素的合成,从而促进拟分生组织母细胞向全能细胞的转变。研究结果将为深入理解植物细胞全能性的机理提供新的重要信息。另外,研究了顶端分生组织中干细胞的形成和维持,为理解干细胞形成和维持的机理提供了新信息;还改善提升了小麦再生和遗传转化效率。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
The Arabidopsis MATERNAL EFFECT EMBRYO ARREST45 protein modulates maternal auxin biosynthesis and controls seed size by inducing AINTEGUMENTA.
拟南芥母体效应胚胎抑制45蛋白调节母体生长素生物合成并通过诱导AINTEGUMENTA控制种子大小
DOI: 10.1093/plcell/koab084
发表时间: 2021-07-19
期刊: The Plant cell
影响因子: --
作者: [Li YJ, Yu Y, Liu X, Zhang XS, Su YH]
通讯作者: Su YH
DOI: 10.13592/j.cnki.ppj.2020.0170
发表时间: 2020
期刊: 植物生理学报
影响因子: --
作者: [唐丽苹, 李兴国, 张宪省, 苏英华]
通讯作者: 苏英华
AGC protein kinase AGC1-4 mediates seed size in Arabidopsis
AGC 蛋白激酶 AGC1-4 介导拟南芥种子大小
DOI: 10.1007/s00299-020-02533-z
发表时间: 2020-03
期刊: Plant Cell Reports
影响因子: 6.2
作者: [Yu Ying Zhang, Wang Jinsong Yao, Fang Wang, Ying Hua Su, Da Jian Zhang, Sheng Wu Hu, Xian Sheng Zhang]
通讯作者: Xian Sheng Zhang
Integration of pluripotency pathways regulates stem cell maintenance in the Arabidopsis shoot meristem
多能性途径的整合调节拟南芥芽分生组织中干细胞的维持
DOI: 10.1073/pnas.2015248117
发表时间: 2020
期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences
影响因子: --
作者: [Ying Hua Su, Chao Zhou, Ying Ju Li, Yang Yu, Li Ping Tang, Wen Jie Zhang, Wang Jin Song Yao, Rongfeng Huang, Thomas Laux, Xian Sheng Zhang]
通讯作者: Xian Sheng Zhang
11
    泛素蛋白酶体亚基WIP1介导WUSCHEL蛋白降解调控拟南芥茎尖分生组织干细胞活性的机理研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      54万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      张宪省
    • 依托单位:
    生长素和细胞分裂素调节离体器官发生的分子调控网络
    • 批准号:
      91217308
    • 项目类别:
      重大研究计划
    • 资助金额:
      280.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      张宪省
    • 依托单位:
    植物激素调节体细胞胚胎发生的分子机理研究
    • 批准号:
      90917015
    • 项目类别:
      重大研究计划
    • 资助金额:
      180.0万元
    • 批准年份:
      2009
    • 负责人:
      张宪省
    • 依托单位:
    植物离体生殖器官发生过程中细胞脱分化与再分化的分子基础研究
    • 批准号:
      30770217
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      40.0万元
    • 批准年份:
      2007
    • 负责人:
      张宪省
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金