近日，生命科學(xué)學(xué)院蘇英華、張憲省教授團(tuán)隊(duì)在New Phytologist雜志發(fā)表了題為“A WRI1-dependent module is essential for the accumulation of auxin and lipid in somatic embryogenesis of Arabidopsis thaliana”的研究論文，報(bào)道了擬南芥WRI1轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)的油脂合成調(diào)控體細(xì)胞胚胎發(fā)生的新途徑，對(duì)于理解植物細(xì)胞全能性表達(dá)的分子機(jī)理以及建立高效的作物遺傳轉(zhuǎn)化體系至關(guān)重要。

體細(xì)胞胚胎發(fā)生長(zhǎng)期以來作為研究胚胎發(fā)生的一個(gè)模式系統(tǒng)，被認(rèn)為是植物細(xì)胞全能性的完全表現(xiàn)。體細(xì)胞胚胎發(fā)生技術(shù)是一種無性繁殖技術(shù)，它能使少量的優(yōu)質(zhì)種子得以快速擴(kuò)繁。體細(xì)胞胚胎發(fā)生也是作物轉(zhuǎn)基因的一個(gè)有效再生體系。由于體細(xì)胞胚比受精卵更容易獲得和批量生產(chǎn)，因此體細(xì)胞胚胎發(fā)生還是研究胚胎發(fā)育機(jī)制的重要研究體系。然而，體細(xì)胞胚的起源存在怎樣的調(diào)節(jié)機(jī)制，如何將已經(jīng)分化的植物體細(xì)胞轉(zhuǎn)變成具有完全不同的結(jié)構(gòu)、功能及發(fā)育命運(yùn)的全能性細(xì)胞的分子機(jī)制目前仍不清楚。異位表達(dá)包括胚胎發(fā)生調(diào)控因子LEAFY COTYLEDON 2（LEC2）在內(nèi)的一些植物轉(zhuǎn)錄因子可以將體細(xì)胞重編程為全能性細(xì)胞。體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程伴隨著油脂、蛋白質(zhì)和其他大分子的積累。研究發(fā)現(xiàn)，由轉(zhuǎn)錄因子LEC1、LEC2、ABI3和其他蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物能夠促進(jìn)油脂結(jié)構(gòu)蛋白基因OLEOSIN1（OLE1）和OLE3的表達(dá)從而調(diào)控油脂積累。然而，在體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程中調(diào)控油脂積累的分子機(jī)制和油脂的功能尚且未知。

該研究發(fā)現(xiàn)調(diào)控油脂合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子WRI1功能缺失導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)油脂積累大幅減少，體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)受到抑制。研究還發(fā)現(xiàn)WRI1與LEC2之間存在相互作用且WRI1能夠加強(qiáng)LEC2對(duì)下游靶基因LEC1和FUSCA3（FUS3）的激活作用，促進(jìn)體細(xì)胞胚向胚性細(xì)胞的轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，WRI1與LEC1、LEC2和FUS3存在蛋白互作且能夠形成復(fù)合體增強(qiáng)對(duì)生長(zhǎng)素合成相關(guān)基因YUCCA4（YUC4）和油脂合成相關(guān)基因OLE3的激活，促進(jìn)體細(xì)胞胚胎誘導(dǎo)過程中生長(zhǎng)素和油脂的積累，從而更有利于體細(xì)胞胚的誘導(dǎo)形成。

圖1. WRI1突變抑制LEC2誘導(dǎo)的體細(xì)胞胚胎發(fā)生

圖2. 體細(xì)胞胚胎發(fā)生過程中WRI1介導(dǎo)的模塊調(diào)控體細(xì)胞向胚性細(xì)胞轉(zhuǎn)變的模型

蘇英華教授為該論文的通訊作者，張文杰博士和唐麗蘋副教授為共同第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的張憲省教授參與了該項(xiàng)研究的指導(dǎo)工作。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和山東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。

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