aBIOTECH | 肖军课题组综述植物再生过程中的表观调控

自从20世纪早期植物细胞全能性的概念被提出后，植物再生一直是研究热点。植物再生不仅为植物器官发生和体细胞胚发生的研究提供了合适的系统，还是遗传转化技术的基础，组织培养与基因编辑技术的结合为现代作物改良提供了机遇。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军课题组在aBIOTECH发表了题为“Recent advances in understanding of the epigenetic regulation of plant regeneration” （点击题目或图片阅读全文）的综述论文。

文章首先总结了植物中不同类型的再生过程，包括伤害诱导的再生和组织培养诱导的再生。在伤害诱导的再生过程中，AP2家族的转录因子如WIND1、ERF115等都参与其中。组织培养诱导的再生又可以根据培养体系的不同分为从头根再生、从头芽再生和体细胞胚再生。WOX11、WOX12、WOX5、WOX7、LBD16、LBD29参与从头根再生和从头芽再生过程中的愈伤组织诱导阶段。PLT1、PLT2、SCR、SHR参与从头根再生的根分化阶段。CUC1、CUC2、STM、ARRs、WUS参与从头芽再生的芽分化阶段。LEC1、LEC2、BBM参与体细胞胚再生。

植物再生过程中会发生多次细胞命运转变，伴随其中的是全基因组转录和染色质的重排，特别是细胞特征基因的时空特异表达。而表观调控不仅能够从全局上影响染色质的状态，还能特异地影响细胞特征基因的表达。作者主要梳理了参与植物各种再生过程的表观调控因子，包括各种组蛋白修饰的”writer”和”eraser”、染色质重塑因子、DNA甲基转移酶和去甲基酶以及microRNA。这些表观调控因子大多通过影响再生过程的关键转录因子，特别是一些细胞特征基因的转录水平来参与再生。

(a)组蛋白甲基化; (b)组蛋白乙酰化; (c)DNA甲基化; (d)miRNA在调控植物再生的机制。字体的颜色代表了基因的转录状态，红色代表转录激活，蓝色代表转录抑制。剪刀代表伤害诱导的再生。箭头代表激活，钝箭头代表抑制

图1 植物再生过程中表观调控因子的功能

最后，作者提出对于再生过程的基础研究，除了关注这些参与其中的表观调控因子之外，还应关注多种表观调控因子之间的相互作用，以及表观调控因子与植物激素，特别是生长素和细胞分裂素的关系。而对于作物遗传转化领域的应用研究，不能仅限于从拟南芥研究中同源比对得到的因子，而更应该关注于作物本身的再生过程。此外，单细胞组学技术、空间组学技术的发展能够为植物再生的研究提供更多的线索。

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家重点研发计划青年科学家项目以及国家自然科学基金面上项目的资助。中国科学院遗传与发育生物学研究所博士生刘雪美和朱珂慧为论文第一作者，博士生刘雪美和肖军研究员为共同通讯作者。

阅读原文：https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-022-00093-2