Co-option of the SHOOT MERISTEMLESS network regulates protocorm-like body development in Phalaenopsis aphrodite

第一作者：Su-Chiung Fang

第一单位：台湾南部生物技术中心

通讯作者：Su-Chiung Fang

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背景回顾：The protocorm is a structure that is formed upon germination of an orchid seed. It lacks cotyledons and is ovoid in shape. The protocorm-like body (PLB), on the other hand, is a protocorm-like organ induced from somatic tissues. PLBs have been widely used for orchid micropropagation. Because of its unique structure and its application in the orchid industry, PLB development has drawn considerable interest from orchid and developmental biologists. 

原球茎是兰花种子萌发时形成的一种结构。原球茎没有子叶，整体呈卵形。类原球茎（PLB）则是一种类似于原球茎的器官，由体细胞诱导而来。类原球茎被广泛用于兰花的微繁殖。由于其独特的结构以及在兰花工业上的应用，类原球茎的发育受到了兰花研究人员和发育生物学家的广泛关注。

前期研究：Our previous genome-wide comparative transcriptome study demonstrated that protocorms and PLBs share similar molecular signatures and suggested that SHOOT MERISTEMLESS (STM)-dependent organogenesis is important for PLB development. 

作者在先前的比较转录组研究中发现，原球茎和类原球茎具有类似的分子特征，并且揭示了依赖于STM基因的器官发生对于类原球茎的发育至关重要。

结果1-过表达PaSTM促进PLB再生：Here, we show that overexpression of Phalaenopsis aphrodite STM (PaSTM) greatly enhances PLB regeneration from vegetative tissue-based explants of Phalaenopsis orchids, confirming its regulatory role in PLB development. 

本文中，作者发现过表达台湾蝴蝶兰的PaSTM基因能够极大地增强以蝴蝶兰营养组织为外植体的类原球茎再生，证明了PaSTM基因在类原球茎发育中的重要调控作用。

结果2-PaSTM拯救拟南芥stm-2突变：Expression of PaSTM restored shoot meristem function of the Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) stm-2 mutant. 

在拟南芥stm-2突变体中表达PaSTM基因能够拯救该突变体的茎分生组织缺陷。

结果3-PaSTM下游S11 MYB：Moreover, we identified class S11 MYB transcription factors as targets downstream of PaSTM. A cis-acting element, TTGACT, identified in the promoters of S11 MYB transcription factors was found to be important for PaSTM binding and activation. 

此外，作者发现S11类MYB转录因子时PaSTM基因的下游靶基因。进一步的研究发现，S11 MYB转录因子启动子的顺式调控元件TTGACT对于PaSTM的结合和对下游基因的激活非常重要。

结果4-过表达PaSTM或者S11 MYB促进拟南芥芽再生：Overexpression of PaSTM or its downstream targets, PaMYB13, PaMYB14, and PaMYB17, enhanced de novo shoot regeneration in Arabidopsis, indicating the active role of the PaSTM-S11 PaMYB module in organogenesis. 

过表达PaSTM基因或者其下游靶基因PaMYB13、PaMYB14和PaMYB17能够显著增强拟南芥的从头芽再生，表明PaSTM-S11 PaMYB模块在器官再生方面存在重要作用。

结论：In summary, our data demonstrate that PaSTM is important for PLB development. The STM-S11 MYB regulatory module is evolutionarily conserved and may regulate shoot or shoot-related organ development in plants.

综上，本文的研究结果揭示了PaSTM对于类原球茎的发育非常重要。同时，STM-S11 MYB是一个在演化上十分保守的调控模块，其可能在植物中作用于茎或者茎相关的器官发育。

p.s. shoot的翻译比较复杂，目前各有各的见解，在于“root”连用时可翻译为“冠”，比如根冠比（root shoot ratio），有时也会翻译为“地上部”，与“地下部”的“root”相对应；在与“meristem”连用时可翻译为茎，比如茎尖分生组织（shoot apical meristem）；也有认为shoot apex不应翻译为“茎端”，而是用“苗端”，或者“枝端”更加合适，因此shoot也可翻译为“苗”或者“枝”等。

** 方素瓊 **

doi: https://doi.org/10.1093/plphys/kiac100

Journal: Plant Physiology

Published date: March 08, 2022