南京林业大学陈金慧：抑制靶基因LCR促进体胚发生

2023-12-27 03:02:46

近日，南京林业大学陈锦辉教授课题组与德国弗莱堡大学Laux教授课题组在News在线发表了题为“-”的研究论文。他们发现，通过抑制其靶基因LCR的表达，WUS介导体内……胚胎发生。

图 1. 拟南芥间接体细胞胚胎发生

作者以体细胞胚胎发生能力较弱的Ler生态型为材料，构建了LhG4/pOp二元表达系统，发现单独异位表达WUS或异位表达PLT2启动子和WUS共同抑制体细胞胚胎发生。然而，pOp:WUS单独可以促进体细胞胚胎发生，说明pOp启动子在LhG4缺失的情况下存在渗漏表达，并且WUS的这种渗漏表达处于适当的表达强度，作用于促进体细胞胚胎发生。同时，pOp:单独不能促进体细胞胚胎发生，但pOp:/WUS比pOp:WUS更能促进体细胞胚胎发生。这些结果表明WUS在促进体细胞胚胎发生方面可能具有剂量效应，并且可以增强适当量的WUS介导的体细胞胚胎发生。

图 2. 促进 WUS 介导的体细胞胚胎发生

为了进一步验证WUS对促进体细胞胚胎发生具有剂量效应的推测，作者构建了DEX/GR诱导表达系统，发现随着DEX处理浓度的增加，体细胞胚胎诱导效率呈现先增加的趋势然后下降，这与预期一致。此外，WUS介导的体细胞胚胎发生可以通过过表达或（目标模拟）分别促进和抑制。这些结果表明，WUS介导的体细胞胚胎发生确实存在剂量效应，并且适量的WUS对于体细胞胚胎发生是充分且必要的。

图 3. /WUS 介导的体细胞胚胎发生具有剂量效应。

此外，本研究采用三步法在拟南芥中进行体细胞胚胎发生。作者进一步研究了/WUS是否对体细胞胚胎发生具有阶段效应。结果表明，与WUS共表达对体细胞胚胎发生第一阶段（即低浓度2,4-D处理的体细胞胚胎发生早期）的促进作用最为明显，而后者的处理效果则较差。两级仅为第一级的1/3。因此，WUS对拟南芥体细胞胚胎发生的影响具有阶段性效应。

图 4. /WUS 介导的体细胞胚胎发生具有阶段效应

为了进一步分析/WUS促进拟南芥体细胞胚胎发生的机制，作者对野生型（Ler）、35S:、35S:WUS-GR和35S::WUS-GR的转录组数据进行了对比分析。结果表明，单独过表达对全基因组转录水平影响不大，但与WUS共表达时，与单独过表达WUS相比，许多差异表达基因增多，且大多与WUS的表达不同。 WUS位于芽顶端分生组织中。体细胞胚胎发生中的靶基因和其他差异转录基因。

图 5. 在增强体细胞胚胎发生过程中 WUS 诱导的差异表达基因。

同时，转录组数据显示，过表达降低了其靶基因LCR的表达水平。进一步测试结果显示，LCR基因功能丧失突变（lcr）和非靶向LCR4m（pLCR：LCR4m）的表达均表现出与Ler相似的体细胞胚胎发生效率。然而，lcr 35S:WUS-GR的体细胞胚胎发生效率远高于单独的35S:WUS-GR，并且几乎不受影响；同时，pLCR:LCR4m 35S:WUS-GR的体细胞胚胎发生效率较低。在单独的 35S:WUS-GR 上。这些结果表明，通过靶向和干扰LCR基因的表达，可以增强适量WUS介导的体细胞胚胎发生促进功能。