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PNAS:拟南芥BBM调控早期胚胎和胚乳发育

已有 491 次阅读 2022-6-22 23:51 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

BABY BOOM regulates early embryo and endosperm development

第一作者Baojian Chen

第一单位瓦赫宁根大学

第一通讯Kim Boutilier 


 Abstract 

背景回顾The BABY BOOM (BBM) AINTEGUMENTA-LIKE (AIL) AP2/ERF domain transcription factor is a major regulator of plant cell totipotency, as it induces asexual embryo formation when ectopically expressed. 


提出问题Surprisingly, only limited information is available on the role of BBM during zygotic embryogenesis


主要研究Here we reexamined BBM expression and function in the model plant Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) using reporter analysis and newly developed CRISPR mutants. 


结果1-表达模式BBM was expressed in the embryo from the zygote stage and also in the maternal (nucellus) and filial (endosperm) seed tissues.  


结果2-CRISPR突变体功能鉴定Analysis of CRISPR mutant alleles for BBM (bbm-cr) and the redundantly acting AIL gene PLETHORA2 (PLT2) (plt2-cr) uncovered individual roles for these genes in the timing of embryo progression. We also identified redundant roles for BBM and PLT2 in endosperm proliferation and cellularization and the maintenance of zygotic embryo development


结果3-无性胚诱导Finally, we show that ectopic BBM expression in the egg cell of Arabidopsis and the dicot crops Brassica napus and Solanum lycopersicon is sufficient to bypass the fertilization requirement for embryo development. 


结论Together these results highlight roles for BBM and PLT2 in seed development and demonstrate the utility of BBM genes for engineering asexual embryo development in dicot species.


 摘 要 

AP2/ERF转录因子家族AIL分支BBM亚支的BBM是植物细胞全能性的主要调控因子,该基因在异位表达时能够诱导无性胚的形成。然而,关于BBM基因在合子胚胎发生过程中的作用机制研究十分欠缺。本文中,作者通过产生报告株系和CRSIPR技术,重新鉴定了拟南芥BBM的表达模式和功能。BBM基因在合子胚胎发生过程中,从合子时期就开始表达,并且也在母体(珠心)和子代(胚乳)种子组织中表达。通过CRISPR技术获得的BBM等位基因突变株系bbm-cr以及另外一个功能冗余的AIL基因的突变体株系plt2-cr,作者发现了这两个基因在拟南芥胚胎发生的时序进程中有着各自独特的作用。另外,作者还鉴定到了BBMPLT2基因在胚乳增殖和细胞化,以及合子胚胎发育过程中存在功能冗余。最终,作者发现在拟南芥、油菜以及番茄的卵细胞中异位表达BBM基因,足以绕过受精作用直接进行胚胎发生。综上,本文的研究结果揭示了BBMPLT2基因在种子发育中的重要作用,同时揭示了BBM基因可用于双子叶植物物种的无性胚发育工程。


doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2201761119


Journal: PNAS

Published date: June 16, 2022


Cite:
Baojian Chen, Lena Maas, Duarte Figueiredo, Yu Zhong, Ricardo Reis, Mengran Li, Anneke Horstman, Tjitske Riksen, Mieke Weemen, Hang Liu, Charlotte Siemons, Shaojiang Chen, Gerco C. Angenent, Kim Boutilier. BABY BOOM regulates early embryo and endosperm development. PNAS, 2022, 119(25): e2201761119. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2201761119


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