著名學者NatureGenetics揭示植物新干細胞通路

　　冷泉港實驗室（CSHL）研究人員在玉米中發現了一個新干細胞通路，揭示了植物調控干細胞增殖的重要機制。這項研究于五月十六日發表在Nature Genetics雜志上，文章通訊作者是著名學者David Jackson教授。

　　Jackson教授一直致力于研究植物干細胞和生長發育的重要因子、信號及相關途徑，是該領域的國際領軍人物之一。他作為通訊作者在《Nature》《Science》《Nature Genetics》《Genome research》《PNAS》《Plant Cell》《Curr Opin Plant Biol》等國際權威期刊發表了多篇論文。Jackson教授也是華中農業大學的長江講座教授。

　　植物生物學家很久之前就發現了在分生組織調控干細胞增殖的CLAVATA-WUSCHEL通路。轉錄因子WUSCHEL能通過改變基因表達促進干細胞的增殖。在經典CLAVATA-WUSCHEL通路中，干細胞會發回一個負面信號，對增殖信號進行抑制。

　　Jackson教授及其同事發現了調控干細胞增殖的新通路。這個通路的獨特之處在于，能將植物終端（新生葉片）發出的信號傳遞給干細胞所在的分生組織。這種來自葉片的信號可以作為環境感應器，讓分生組織中的干細胞停止增殖。

　　研究人員在分生組織的下層細胞中鑒定了接受“剎車信號”的受體，將其命名為FEA3。他們還發現了與FEA3互作的配體，并將其名為FCP1。隨后，Jackson團隊在玉米中研究了FEA3基因突變引發的功能障礙。

　　如果分生組織的FEA3受體完全喪失了功能，“它們就會完全無視FCP1，”Jackson說。干細胞沒有收到葉片發送的抑制性信號，就會一個勁兒地增殖。這種情況會使植物生成過多的種子，但又無法為其提供足夠的資源（光照、水分和營養），最終形成低產量的畸形玉米。

　　如果FEA3受體功能只是輕微受損，剎車信號并沒有完全失效，玉米干細胞就能適度增多，形成體型更大的玉米棒子。這種玉米棒子擁有更多的玉米粒，可以使玉米產量增加50%。研究人員指出，AE3-FCP1通路在植物界是高度保守的，將有助于提升多種主要農作物的產量。

　　CSHL科學家們此前曾在番茄中鑒定了控制干細胞生產的基因。這些基因發生突變會使番茄結出巨大的果實，比如可重達一磅的牛排番茄（beefsteak tomato）。人們可以在此基礎上調節任何果實的大小，Science網站特別刊文對此進行了介紹。與如火如荼的動物研究相比，植物CRISPR研究是一個比較冷門的方向。這就像是一塊沒有被完全開發的景點，走進去往往可以領略到不一樣的風景。那么，假如我們涉足這一領域需要注意哪些主要的問題呢？

　　作者簡介：David Peter Jackson，男，1964年生，英國人，美國冷泉港實驗室教授，華中農業大學長江講座教授。1982年至1986年于英國利茲大學獲得生物工程學士；1986年至1991年于英國諾威治 John Innes Center獲得植物分子遺傳學博士；1992年至1997年在美國加州大學伯克利（Berkeley）分校從事植物發育遺傳學博士后研究工作；1997年至今，先后在冷泉港實驗室任助理教授、 副教授、教授。