WUS调控多激素参与植物干细胞维持的分子机理

WUSCHEL (WUS) plays a crucial role in plant stem cells induction and maintenance, and its function relies on the cytokinin accumulation. Plant hormones have extensive interactions, whether other plant hormones are involved in WUS functions is poorly understood. By using RNA-sequencing, we analyzed WUS direct targets in genome wide, and found 117 potential targets involved in plant hormones metabolism and signaling pathway. Amount those, an abscisic acid (ABA) biosynthesis rate-limiting enzyme NCED was highly up regulated by WUS, while the seeds germination is repressed when WUS was induced. Those data suggested that WUS regulate stem cell may rely on ABA. Based on our present data, we will continue to screening and identify the novel potential target genes of WUS related to plant hormones by using the omics, biochemistry and molecular genetics methods. These results will not only highlight the regulatory mechanism of hormones in stem cells, but will also reveal the molecular mechanism of the interactions of multiple hormones.

WUSCHEL(WUS)基因在干细胞的诱导和维持过程中起到了关键的作用，其正常功能的行使依赖于细胞分裂素的积累。植物激素间存在着广泛的相互作用，其他植物激素是否也参与了WUS的生物学功能则知之甚少。我们通过RNA-sequencing在全基因组水平上分析了WUS的直接下游调控基因，发现了117个与多种激素相关的候选基因。其中ABA合成限速酶 NCED基因的表达被WUS强烈上调，而激活WUS的表达能够抑制了种子的萌发，这表明WUS对干细胞的调控很可能依赖于ABA。本项目在现有的工作基础上，将继续筛选和鉴定其它与激素相关的WUS的直接靶基因，通过组学、生物化学和分子遗传学等方法研究WUS调控多种激素参与干细胞诱导和维持过程中的分子机理。本研究的结果，不仅着眼于探讨体内激素信号途径对干细胞调控的机理，同时也能揭示多激素相互作用的分子机制。

激素在植物生长发育过程中起到了关键的调节作用。在顶端分生组织的维持过程中，细胞分裂素和生长素与干细胞重要调控因子WUS的互作调控了植物干细胞和顶端分生组织功能的稳定。WUS是否能够整合其他激素参与顶端分生组织功能的调控尚不清楚。通过本项目的研究，我们发现WUS调控了多种激素的合成和信号转导途径，包括脱落酸、茉莉酸、乙烯和赤霉素等。我们证明了WUS可以直接结合在ABA信号转导途径的重要转录因子ABI5的启动子上，通过抑制ABI5基因的表达促进了顶端分生组织属性的转换。我们的研究结果不仅发现了多种激素参与植物顶端分生组织的调控，同时首次解析了干细胞重要调控基因WUS调控顶端分生组织功能转换的分子机制。