(相關(guān)資料圖)
植物細(xì)胞具有很高的全能性，它賦予植物在活體和離體條件下極強(qiáng)的再生能力。目前基于植物細(xì)胞全能性發(fā)展起來的植物離體再生體系已被廣泛應(yīng)用于植物生物技術(shù)和基因改良中。在經(jīng)典的植物離體再生體系中，生長(zhǎng)素誘導(dǎo)的愈傷組織形成是離體再生的第一步，它一直被認(rèn)為是植物細(xì)胞脫分化獲得全能性的過程，也在很大程度上決定了植物的再生能力。最近的研究顯示，生長(zhǎng)素誘導(dǎo)的愈傷組織形成通過根發(fā)育通路實(shí)現(xiàn)，在此過程中根干細(xì)胞特征基因的激活對(duì)于器官的從頭再生是必需的。而鈣信號(hào)是真核生物重要的細(xì)胞信號(hào)，參與調(diào)控了發(fā)育和環(huán)境響應(yīng)的多個(gè)過程。目前應(yīng)用于植物離體再生的培養(yǎng)基中均含有較高濃度的鈣離子成分。但迄今為止，關(guān)于鈣信號(hào)是否參與愈傷組織形成及植物再生能力的調(diào)控尚不明確。
中科院植物所胡玉欣研究組在鑒定調(diào)控植物愈傷組織形成能力的重要因子過程中發(fā)現(xiàn)，擬南芥鈣調(diào)素（CaM）結(jié)合蛋白IQM5的一個(gè)顯性負(fù)突變顯著抑制了其各個(gè)器官的愈傷組織形成能力。研究顯示在擬南芥中鈣離子信號(hào)模塊CaM-IQM成員的缺失導(dǎo)致了愈傷組織和側(cè)根形成缺陷。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，鈣信號(hào)模塊CaM-IQM可以與生長(zhǎng)素信號(hào)的關(guān)鍵抑制因子IAAs以鈣離子依賴的方式發(fā)生互作，解除IAAs對(duì)通路中的生長(zhǎng)素響應(yīng)因子ARF7的抑制作用，從而影響下游控制側(cè)根和愈傷組織形成關(guān)鍵因子的表達(dá)來促進(jìn)側(cè)根和愈傷組織的形成。
該研究不僅發(fā)現(xiàn)鈣信號(hào)復(fù)合體CaM-IQM是調(diào)控生長(zhǎng)素誘導(dǎo)愈傷組織和側(cè)根形成的重要因子，也揭示了一條鈣信號(hào)和生長(zhǎng)素信號(hào)互作調(diào)控植物再生和發(fā)育的分子途徑。研究結(jié)果對(duì)深入理解鈣信號(hào)在植物再生和發(fā)育方面的功能具有啟示意義。
該研究成果于6月28日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)刊物PNAS上。植物所在讀博士生張世琪為該論文第一作者，胡玉欣研究員和徐重益研究員為通訊作者。這項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中科院先導(dǎo)專項(xiàng)的資助。
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（分子生理實(shí)驗(yàn)室供稿）
CaM-IQM鈣信號(hào)復(fù)合體調(diào)控側(cè)根（左）和愈傷組織（右）形成的模式圖
標(biāo)簽： 中科院植物所
