Brassinosteroid signaling regulates female germline specification in Arabidopsis

第一作者：Hanyang Cai

第一单位：福建农林大学

第一通讯：Yuan Qin

 Abstarct 

背景回顾：Unlike in humans and animals, plant germlines are specified de novo from somatic cells in the reproductive organs of the flower. In most flowering plant ovules, the female germline starts with the differentiation of one megaspore mother cell (MMC), which initiates a developmental program distinct from adjoining cells. Phytohormones act as a key player in physiological processes during plant development, in particular by providing positional information that supports localized differentiation events. 

与人类和动物不一样，植物的生殖细胞是在花中生殖器官的体细胞从头特化而成的。在大多数的有花植物胚珠中，雌性生殖细胞开始于大孢子母细胞的分化，其启动了一个不同于邻接细胞的发育程序。植物激素在植物发育的生理过程中发挥关键作用，尤其是为局域的分化事件提供位置信息。

提出问题：However, little is known about the role of phytohormones for female germline initiation and establishment. 

但是，有关植物激素在雌性生殖细胞起始和建立中的作用尚不清楚。

结果1-BR信号转导模式：Using Arabidopsisas a flowering plant model, we show that brassinosteroid (BR) biosynthesis and signaling components are accumulated in sporophytic cells of ovule primordia but not in the megaspore mother cell representing the precursor of the female germline. 

本文中，作者以拟南芥为有花植物模型，发现油菜素内酯（BR）生物合成和信号转导组分在胚珠原基的孢子体细胞中积累，但不会在雌性生殖细胞的前身，即大孢子母细胞中积累。

结果2-BR信号激活WRKY23：We further demonstrate that BR signaling restricts multiple sub-epidermal cells in the distal nucellus region of ovule primordia from acquiring MMC-like cell identity by transiently activating the WRKY23 transcription factor, expressed exclusively in L2 layer cells adjacent to the MMC. 

进一步的研究显示，BR信号转导通过瞬间激活WRKY23基因在与MMC相邻的L2层细胞中的特异性表达，限制了位于胚珠原基远端珠心区的多个亚表皮细胞获得MMC-like细胞特性。

结果3-BRI1和BZR1介导BR信号对WRKY23的激活：This activation is regulated through the BRI1 receptor and directly by the BZR1 transcriptional repressor family. Mutations in BR biosynthesis or signaling components and ectopic activation of BR signaling in MMCs induce multiple MMC-like cells. 

BR信号转导对WRKY23基因的激活是通过BRI1受体以及BZR1转录抑制家族调控的。BR生物合成或信号转导组分的突变，以及BR信号转导在MMCs中的异位激活会诱导多个MMC-like细胞。

结论：In summary, our findings elucidate a gene regulatory network that shows how the hormone BR generated in sporophytic ovule primordia cells restricts the origin of the female germline to a single cell.

综上，本文的研究揭示了孢子体胚珠原基细胞中产生的BR信号是如何通过一个基因调控网络将雌性生殖细胞限制于单个细胞中的。

** 秦源 **

个人简介：

1997-2001年，武汉大学，学士；

2001-2006年，武汉大学，博士；

2006-2009年，美国亚利桑那大学，博后；

2009-2014年，中科院上海植物生理生态研究所，副研究员；

2014年-至今，福建农林大学，教授。

研究方向：植物生殖发育的表观遗传调控机制：

1. 植物花干细胞命运终止的分子调控；

2. 植物雌配子体发育的分子机理。

doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.01.022

Journal: Current Biology

Published date: February 01, 2022