康奈尔大学的一个研究小组迈克尔·斯坎伦，农业与生命科学学院植物生物学教授植物综合科学学院最近的一份报告对玉米干细胞的基因表达模式有了新的见解——揭示了它们在指导茎的发育过程中所起作用的细节。
这项研究中,“单细胞分辨率下的植物干细胞组织和分化，发表在12月29日的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Science)上。
植物不断地生长新的营养结构。在发育的早期阶段，细胞被赋予了特定的功能，它们以一种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得益于一种叫做茎尖分生组织(SAM)的结构中的干细胞池。
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构建的细胞和那些产生更多干细胞的细胞之间的平衡。
为了实现这一点，复杂的基因网络在一个精确的系列中开启和关闭，随着植物继续发展，它们经历了基因表达的自然变化。这最终会影响成年植物的性状，如叶大小、叶形和株高。
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，研究生詹姆斯·萨特利(James Satterlee)和博士后研究员乔希·斯特拉布尔(Josh Strable)确定了SAM中具有类似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。
“与大多数动物的干细胞被隔离在特殊的组织中，而植物的干细胞嵌入在营养茎尖，可能容易发生突变，”斯坎隆说。
了解单个干细胞的遗传变异对于了解更多的发育过程以及它们帮助形成的成熟组织和器官至关重要。
2020年春天，斯坎隆已经获得为期五年、180万美元的持续资助从美国国家科学基金会的植物基因组研究计划到研究玉米发育的基本机制。这是建立在斯坎隆和他的实验室自21世纪初以来一直在进行的研究基础上的，其中大部分研究也得到了美国国家科学基金会的支持。
Magdalen Lindeberg是整合植物科学学院的助理主任。
标题图片:植物生物学教授迈克尔·斯坎伦检查了发育中的植物，以了解基因表达的变化如何影响成年植物的性状。杰西·温特/康奈尔大学拍摄。
