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我院在植物根干细胞调控领域取得重要进展

发布时间：2025-12-03

近日，我院分子细胞生物学教育部重点实验室崔素娟教授/赵红桃教授团队联合河北省农林科学院粮油作物研究所，在植物干细胞调控机制研究中取得重要突破。相关研究成果“The LFR-SWI/SNF complex: a chromatin wrench safeguarding cellular quiescence in Arabidopsis root stem cell organizer”在线发表于国际顶级学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。  

植物惊人的再生能力和漫长的生命周期依赖于干细胞的活性。与动物一样，这些干细胞存在于干细胞龛（SCN）。干细胞龛中，存在一类通常处于静息状态的长期干细胞，用于维持和补充临近受损的短期干细胞，有助于维持基因的稳定性，这类干细胞被称为组织中心（OC）,在根部称为静止中心（QC）。根干细胞龛中心位置的静止中心（QC）通常处于不进行细胞分裂的G0期，在损伤或发育信号刺激下能迅速重启分裂，这种“静中蕴动”的动态平衡是植物干细胞生物学的核心科学问题之一。现有研究表明，PLT1、PLT2、SCR和WOX5四个核心转录因子在QC区域共表达，维持QC的静止不分裂状态，它们均会形成自调控反馈回路。然而，这些转录因子如何实现自调控，以及是否存在一个共同的调控机制，目前尚不清楚。

研究团队以植物SWI/SNF复合体组分LFR的突变体和回补株系为材料，通过基因表达分析与表型鉴定，证实LFR调控PLT1、PLT2、SCR和WOX5的表达，并与这些转录因子在同一通路中协同调控QC的静止状态。研究首次发现：LFR-SWI/SNF复合体通过重塑染色质，像在染色质上发挥双重作用的“扳手”：一方面，通过松弛染色质，促进PLT1、PLT2与SCR自我激活，抑制QC分裂；另一方面，通过压缩染色质构象，协助WOX5自我抑制，使其表达处于合适的水平，同时通过激活周期蛋白CYCD3;3，为QC提供在特定条件下重新进入细胞周期的潜能。该机制实现了QC在“静止中保留分裂潜能”的动态平衡。此项研究工作系统阐明了SWI/SNF复合体在植物干细胞自调控中的关键角色，揭示了其通过染色质重塑实现双向调控的机制，为理解动植物干细胞保守机制提供了新的视角。  

我院博士生王淑阁为论文第一作者，赵红桃教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金、中央引导地方科技发展资金、国家大豆产业技术体系、河北省现代农业产业技术体系建设专项等项目的资助。

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2520692122

图1：LFR-SWISNF 复合体调控植物根尖静止中心功能的分子机制