干细胞活性与愈伤组织增殖过程中短暂获得的多能性有关

《Nature Communications》：Stem cell activity is linked to a transient acquisition of pluripotency during callus proliferation

　　

摘要

植物体细胞可以被重新编程形成多能细胞团，即愈伤组织，通过这种愈伤组织可以通过从头器官发生（de novo organogenesis）过程生成新的器官。在这里，我们发现无论外植体来源如何，愈伤组织形成过程中的多能性状态都是暂时的。通过对多能性和非多能性愈伤组织进行单细胞转录组分析，我们发现由WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX5 (WOX5)–TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASE OF ARABIDOPSIS1 (TAA1)模块赋予的干细胞活性，在愈伤组织在CIM（特定培养基）上长时间培养后会减弱。这种干细胞活性的丧失与BEARSKIN 1（BRN1）基因的激活有关，该基因促进了细胞向侧根冠（LRC）样细胞的分化。这一转变伴随着表皮样细胞的减少，这些细胞会积累长链脂肪酸，而这些脂肪酸可能与维持多能性有关。此外，在成熟的LRC样细胞中，活性氧（ROS）的积累、缺氧反应以及水杨酸（SA）的生物合成被激活，这些因素共同导致了多能性的丧失。我们认为愈伤组织的形成遵循一个连续的发育过程：干细胞活性最初被暂时获得，随后又丧失，这解释了愈伤组织中细胞多能性的短暂性。