Иерархическая регуляторная сеть соматического эмбриогенеза растений

Соматические клетки растений способны регенерировать в целые растения через процесс соматического эмбриогенеза. Этот механизм, известный с 1950-х годов, стал мощным инструментом в биотехнологии для размножения исчезающих видов и создания генетически модифицированных растений.

Известно, что фитогормон ауксин играет ключевую роль, индуцируя тотипотентное состояние клетки, но лежащий в основе механизм был плохо изучен.

Исследователи под руководством доктора Ван Цзявэя из CAS Center for Excellence in Molecular Plant Sciences раскрыли иерархическую транскрипционную регуляторную сеть для этого процесса.

Ключевые открытия:

• Верхний уровень иерархии: Стадия развития экспланта (исходной ткани). Эмбриональная природа экспланта является обязательным условием для репрограммирования соматической клетки. Потеря способности к соматическому эмбриогенезу при прорастании семян совпадает с резкой деградацией пермиссивной хроматиновой сигнатуры генов клеточной тотипотентности (таких как AP2, B3 и NF-Y TFs).
• Второй уровень: Ауксин действует на этом уровне, вызывая масштабные изменения в доступности хроматина и сопутствующие изменения в экспрессии генов. В частности, ауксин напрямую активирует экспрессию генов тотипотентности и способствует завершению процесса эмбрионального созревания.
• Третий уровень: Гены клеточной тотипотентности служат регуляторами третьего уровня и инициируют формирование соматического зародыша путем прямой активации генов раннего эмбрионального паттернинга.

Исследование описывает иерархический каскад транскрипционных факторов, лежащий в основе индуцированного ауксином соматического эмбриогенеза, и раскрывает долгожданную молекулярную связь между генами клеточной тотипотентности и путем раннего эмбрионального развития.