鉴定CLV信号通路新成员

The homeostasis of shoot apical meristem (SAM) is crucial for proper morphogenesis. Plants have evolved elaborate genetic networks to ensure the balance between cell division and differentiation, thus to control meristem size and stem cell maintenance. Among them, the CLV-WUS negative feedback loop plays an essential role. But due to the fine structure and small cell population of the SAM, it is hard to get enough materials for further research. Our previous work have generated the cik1 2 3 4 5 6 sextuple mutant, which display extremely enlarged SAM that is larger than all clv mutants. Take advantage of the huge meristem of cik1 2 3 4 5 6，we construct a specific yeast library of SAM. Through screen the interaction protein of CIKs and MILs, we may identify new components of CLV pathway. In addtion, due to the gene redundancy, genetic screen for loss-of-function is hardly to identify new components.We construct an overexpression library for screen the gain-of-function mutants. We have obtained a mutant that show enlarged SAM and carry more than two carpels per flower, so it is named rec1 (resemble clavata 1). In the future, we will elucidate the mechanism of REC1 in regulating the homeostasis of SAM.

茎端分生组织的稳态平衡对植物进行正常的形态建成至关重要。因此植物在进化过程中建立了精细的调控机制来保证茎端分生组织的稳态，其中CLV-WUS这条负反馈调节回路起着决定性的作用。但由于茎端分生组织的结构非常精细，细胞群体很小，很难进行深入的机理研究。我们前期的工作利用cik1 2 3 4 5 6六重突变体极端膨大的茎端分生组织，构建了特异的茎端分生组织酵母文库，期望通过筛选CIKs和MILs的相互作用蛋白来鉴定到CLV信号通路的新成员。另外，由于基因的功能冗余，传统的通过loss-of-function进行遗传筛选，很难再鉴定到新的调控元件，于是我们构建了过表达的突变体库，期望通过gain-of-function筛选到新的突变体。目前我们已经从中筛选到了一个突变体rec1 (resemble clavata 1)，茎端分生组织膨大，并且出现显著的多心皮角果，后续我们将解析背后的调控机理。

拟南芥中存在茎端和根端两大类初级分生组织，分别介导了植物地上和地下部分的形态建成。CLAVATA3 (CLV3)/EMBRYO SURROUNDING REGION (CLE)类小肽对茎端和根端分生组织的稳态维持起着至关重要的作用。在茎端分生组织中，CLV3被受体复合物CLV1–CLV3 INSENSITIVE KINASE (CIK)所感知，抑制转录因子WUSCHEL (WUS)的表达从而维持茎端分生组织的稳态。在根端分生组织中，CLE25/26/45被受体复合物BARELY ANY MERISTEM (BAM)–CIK所感知，通过抑制原生韧皮部的分化来调控根端分生组织的稳态平衡。但当茎端和根端分生组织中的CLE信号被受体复合物感知后如何向下游传递信号一直没有被阐明清楚。.在本研究中，我们鉴定到了一组胞质受体激酶PBS1-LIKE34/35/36 (PBL34/35/36)作为保守的调控因子参与了CLV3介导的茎端分生组织和CLE25/26/45介导的根端分生组织的稳态调控。pbl34/35/36三重缺失突变体的茎端分生组织膨大、干细胞数目增多，并且对外源CLV3处理的敏感性下降。后续遗传学分析显示pbl34/35/36三重缺失突变体不能增强clv1突变体茎端分生组织膨大的表型，但能显著增强clv2和rpk2突变体的茎端分生组织缺陷，说明PBLs位于CLV1信号通路，独立于CLV2/CRN和RPK2信号通路来维持茎端分生组织的稳态。在根中，pbl34/35/36突变体的根长和原生韧皮部对外源CLE处理的敏感也显著下降。遗传学分析表明pbl34/35/36突变体并不能增强bam3和cik2突变体根长对CLE的抵抗性，说明PBLs位于BAM–CIK信号通路调控根端分生组织的稳态。而后生化实验显示PBL34/35/36与CLV1、BAM1/3和CIKs都存在相互作用，并且能直接被CLV1和BAM1磷酸化。这些结果表明PBL34/35/36作为CLV1和BAM1/3的直接下游信号元件分别介导CLV3和CLE25/26/45的信号调控茎端和根端分生组织的稳态。