Journal: New Phytologist
First Published: June 01, 2022
Corresponding author:陕西师范大学王国栋
本文发现在芽再生阶段,CLE1-CLE7能够被强烈诱导表达,并通过CLV1和BAM1抑制WUS的表达,调控芽再生
背景
- 体外诱导再生分为两步:一是在富含生长素的callus-induction media (CIM)上获得愈伤组织和多能性pluripotent;二是转移到富含细胞分裂素的shoot-induction media (SIM)上诱导器官从头再生
- CLE1-CLE7在系统发育树上比较接近,受到氮饥饿的诱导,依赖于CLV1通路抑制侧根的起始和生长
- 在SAM中,CLV3被CLV1等受体复合体感知,限制WUS的表达范围,WUS作为stem cell-promoting factor,又可以促进CLV3的表达,从而形成负反馈调节
- 前期报道表明,BAM1-BAM3也贡献于WUS介导的SAM稳态
- 35S过表达CLE1-CLE7,表型:SAM消耗,类似于wus或者过表达CLV3的表型
- 用CLV3的启动子表达CLE6和CLE7,能构完全回补clv3的表型
Results
系统进化树上,CLE1-CLE7在一个分支上,与之前报道一致,cle花期提早,过表达CLE1-7花期推迟。
并且过表达CLE1-CLE7表型与过表达CLV3的表型一致,均类似wus 突变的表型,并且CLE1、4、6、7过表达能完全回补clv3,这表明,CLE1-7可能功能冗余性地参与CLV3-CLV1-WUS通路。
敲除CLE1-CLE7 基因,cle1-cle7 的SAM没有表型,clv3 单突就有严重表型。进一步得到八突,发现clv3cle1-7 与clv3无差异。
总之,正常生长条件下,cle1-cle7敲除之后,单敲和7突都没表型
2、在de novo shoot regeneration中,CLE1-7被强烈诱导
cle1-cle7 单突对芽再生几乎无影响,表明其功能冗余性;在7突cle1-7sep 和8突clv3cle1-7oct 中外植体表现出相当的再生潜力,远高于WT和 clv3 外植体
说明cle1-7突变体有促进芽再生的表型
CLE1-7编码4个不同的CLE成熟肽?【10nM接近生理浓度,展示的处理浓度是5uM或10uM】
外源施加的抑制作用:CLE5p 、CLE6p较弱,CLE2p强nM级别,剩下CLE1/3/4/7p的在nM级别有用但是不明显,明显的是在uM级别。
自身启动子驱动CLE4和CLE7的前体表达,也能抑制芽再生。
表明外源施加和内源表达的CLE1-7均贡献于芽再生,但是不影响愈伤的形成
即【CLE过表达抑制芽再生,敲除之后,促进芽再生】
3、CLE1-CLE7在CIM阶段被诱导,在芽再生阶段动态表达
利用pCLE:GUS来看表达谱,除5外,其他的CLE1-7均在CIM被强烈诱导表达。
从CIM转移到SIM后,pCLE4:GUS 和pCLE7:GUS逐渐被限制在突起的位置。
说明:时空表达对应芽再生过程
4、CLE1-CLE7抑制芽再生依赖于CLV1和BAM1
CLV1在CIM时不存在,在SIM时期只在SAM形成的突起中表达(之前的报道)。而pBAM1:GFP显示,BAM1在CIM和SIM均有强烈广泛的表达。
CLE1-7处理拟南芥,看主根长度实验
施加CLE1-7,出现短根,但是在bam1-3 和 bam1-4 clv1-101 突变体中,变得不敏感了,但是在clv1-101中为什么还是敏感的呢?【是不是对于主根抑制上,BAM1作为主要的受体】也就是缺失BAM使得根对CLE1-7的抑制作用的感知降低。
进而表明,CLE1-7对根长的抑制依赖于BAM1
再来看,怀疑的受体是否贡献于芽再生,有没有表型:
bam1-3,单突、clv1-101单突和bam1-4 clv1-101双突,均展示出强烈的芽再生能力;并且对突变体进行CLE1-7的外源施加,在上述突变体中,CLE不能发挥抑制芽再生的作用,说明CLV1和BAM1贡献于CLE1-7介导的芽再生。BAM2和BAM3不贡献。
5、CLE-BAM1/CLV1通过限制WUS表达,来调控芽再生
通过施加CLEp来看pWUS:GUS表达的变化 ,以及QRT检测cle1-7中WUS转录水平上升。
通过这两个实验,推断CLE1-7调控芽再生可能是通过限制下游WUS的表达来实现的。