植物干细胞：聊聊“扑朔迷离”的明星基因

发布时间：2024-12-31 22:26

有人说，“植物茎端干细胞决定了茎、叶、花、果实等地上部分器官的分化和发育，是所有地上部分器官细胞的来源，研究其调控机理对于解析植物器官的分化有重要意义。”

stm与wus是调控植物干细胞发育的两个明星基因。

作为植物干细胞调控过程中的三个关键因子，20多年来，学术界对wus和stm蛋白如何调节clv3转录和干细胞活性维持的现象有一定的认识，但是对于它们如何相互作用以调控干细胞命运的机制仍不清楚。

最先于1995年发现的clv3基因是干细胞的特征基因。利用它作为标记，可以将茎端分生组织中的干细胞与非干细胞进行区分。

1996年被首次报道的stm蛋白，是干细胞的关键激活与维持因子，其功能主要是维持干细胞的未分化状态，抑制其分化产生各种器官的细胞；而作为调控植物茎端干细胞的核心因子，wus蛋白于1998年被首次报道，其功能和调控机制的研究一直是植物干细胞领域的热点。

前人研究发现，wus基因能够编码分生组织中的关键调控因子，激活干细胞特征基因clv3在干细胞中表达，并赋予它们干细胞的特征。

自然条件下，已经发育成熟的叶或者根，是很难再生出新的小芽、形成新的植株。然而，如果人为调高wus基因的表达量，已经发育成熟的叶片上就会长出新芽。

2012年9月的一天，科学家在众多候选因子中第一次筛选出stm，并优化了多种精细获取茎端分生组织细胞和提取纯化wus蛋白的方法，获得了较稳定的带有标记的wus蛋白，终于筛选出了几十个可能与wus蛋白相互作用的因子。

通过提高作物茎端干细胞激活因子wus的表达水平，能够增强茎端干细胞的活性、增加干细胞数目，进而促进作物形成更多分枝，增加花的数量，产生更多的籽粒，对农业生物技术产业的发展具有重大意义。