中科院植生所李来庚组最新揭示树木干细胞分裂的 阴阳平衡调控机制

中科院植生所李来庚组最新揭示树木干细胞分裂的

阴阳平衡调控机制      

与人类相比，树木可以存活成百上千年，这一切都依赖于植物干细胞不断地分裂和分化，顶端干细胞让树木长得越来越高，形成层干细胞（位于树皮和树干中间）让树木长得越来越粗。树木的生长随着季节、光照、温度、水分、土壤养分的变化而变化，就这样，树木用年轮记录了自己一年又一年地成长。

一直以来，人们对树木形成层干细胞的分裂好奇不已。树木的形成层究竟如何维持活性？树木又是如何适应不同的环境变化来进行自我调节？一直不得其解。2019年6月14日，Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心——植物生理生态研究所李来庚研究组题为“A xylem-produced peptide PtrCLE20 inhibits vascular cambium activity in Populus”的研究论文。这篇文章揭示了一种形成层干细胞分裂的阴阳平衡调控机制，为我们了解树木的生长打开了一扇窗。

在本项研究中，一个编码CLE20短肽的基因，被发现特异性表达在分化过程的木质部细胞中，但是通过免疫原位的方法检测发现其表达的短肽分子可以移动到形成层干细胞处。过表达CLE20基因可以抑制形成层细胞的活性。同时形成层中与细胞分裂相关的关键基因WOX4表达受到严重抑制，树木的生长发育受到严重影响。研究结果还显示CLE20短肽在分生细胞中可能被相关受体识别，作为信号分子负（阴）调控了形成层细胞的活性。目前有研究报道CLE41是另一种从韧皮部运输到形成层的短肽信号分子，CLE41作为一种正（阳）调控因子，可以促进形成层细胞的活性。

CLE41和CLE20可能是一对正负（阴阳）调控信号，精细调控了树木的次生生长过程。该研究为阐明树木次生生长过程的调控机制发现了一条新的分子信号途径。阴阳相对相生的现象早在千年以前就被我国古人注意到，并非常形象的用太极图来阐述，本次研究的发现跟中国传承已久的古代思想文化哲学默契统一，为研究树木的生长发育开启了新的航向。

朱莹莹（现兰州大学研究员）和宋东亮为本论文共同第一作者，李来庚为通讯作者。本研究得到了国家自然基金委、科技部和中科院等项目的资助。 

通讯作者介绍：李来庚，中国科学院植物生理生态研究所研究员，研究所学术委员会副主任。“国家杰出青年基金”获得者，中科院“百人计划”学者，中科院“特聘研究员”。据Elsevier统计，连年被列为农业与生物科学领域具有世界影响的高引中国学者。

原文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13187

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1. Han X, Wang R, Zhou Y, et al. Mapping the mouse cell atlas by microwell-seq[J]. Cell, 2018, 172(5): 1091-1107. [影响因子30.41]

2. Wang J, Ge P, Qiang L, et al. The mycobacterial phosphatase PtpA regulates the expression of host genes and promotes cell proliferation[J]. Nature communications, 2017, 8(1): 244. [影响因子12.353]

3. Wang Y, Liu C, Zhang X, et al. Gene specific-loci quantitative and single-base resolution analysis of 5-formylcytosine by compound-mediated polymerase chain reaction[J]. Chemical Science, 2018, 9(15): 3723-3728. [影响因子9.063]

4. Wang Y, Zhang X, Wu F, et al. Bisulfite-free, single base-resolution analysis of 5-hydroxymethylcytosine in genomic DNA by chemical-mediated mismatch[J]. Chemical science, 2019, 10(2): 447-452. [影响因子9.063]

5. Wang J, Ge P, Qiang L, et al. The mycobacterial phosphatase PtpA regulates the expression of host genes and promotes cell proliferation[J]. Nature communications, 2017, 8(1): 244. [影响因子12.353]