Cell子刊：植物干細胞的反饋調控新機制

　　生長素運輸介導側生器官反饋調控莖尖干細胞穩態。

　　在國家自然科學基金項目（項目編號：31430010、11622102、91430217、11421110001）等資助下，中國科學院遺傳與發育生物學研究所焦雨鈴研究組與北京大學國際數學研究中心張磊研究組通過數學模擬輔助闡釋了植物側生器官對干細胞的反饋調控機制。研究成果以“Feedback from Lateral Organs Controls Shoot Apical Meristem Growth by Modulating Auxin Transport”（側生器官通過調控生長素運輸反饋調控莖尖分生組織生長）為題，于2018年1月23日在Developmental Cell（《發育細胞》）上發表。中科院遺傳發育所焦雨鈴研究員和北京大學張磊教授為該文章共同通訊作者，中科院遺傳發育所石碧海與北京大學郭曉露為共同第一作者。

　　干細胞是器官的來源，對器官的形成具有調控作用，而器官的反饋將有助于干細胞的穩態維持。在動物中，分化細胞通過分泌信號分子反饋于干細胞。那么在植物中是否也存在這樣的反饋調控？這種反饋調控在分子水平是如何實現的？

　　焦雨鈴課題組在之前的系列研究中發現了莖尖干細胞調控側生器官形成和形態建成的機制。本研究團隊通過學科交叉研究發現了側生器官能夠反饋調控莖尖干細胞，并揭示了生長素長距離運輸在反饋中扮演了重要角色。研究發現，莖尖干細胞區域的生長素含量負調控干細胞平衡，高生長素含量導致干細胞分化加速。計算模擬表明，側生器官原基外運的生長素能夠抑制莖尖的生長素外運，從而維持莖尖生長素濃度的穩態，進而維持干細胞的穩態。

　　 遺傳分析和顯微手術實驗驗證了模型結論，發現在葉片、花原基發育不良的突變體中或在切除原基后，莖尖干細胞區域生長素外運加強，生長素濃度降低，莖尖干細胞增多。增大的干細胞團進而產生更多側生器官。該模型解釋了側生器官突變體中莖尖干細胞區域增大，特別是周期性變化的表型。

　　以上研究揭示了植物干細胞穩態的維持與動物干細胞的穩態維持在分子水平采取了不同的策略。本研究有機整合了生物學與數學的學科交叉研究，發揮了學科交叉研究解決動態生物學過程等前沿問題的優勢。