Mol Plant | 冷泉港实验室David Jackson课题组总结植物干细胞在农作物改良中的应用和潜力

2024年1月1日， Molecular Plant 在线发表了美国冷泉港实验室David Jackson课题组题为“Cultivating potential: Harnessing plant stem cells for agricultural crop improvement”的综述文章，介绍了植物中不同部位分生组织类型及其对作物产量的影响，总结了植物分生组织命运决定和发育的调控途径，并就如何利用相关认知来改良重要的农艺性状进行讨论和展望。

图1 植物分生组织类型及其对产量的影响

作者首先介绍了植物中分生组织类型（图1），如茎尖分生组织（shoot apical meristem ， SAM）、花序分生组织（inflorescence meristem ， IM)和侧生分生组织（axillary meristem ， AM）、维管形成层（vascular cambium， VC）、根尖分生组织（root apical meristem，RAM）等，及它们对产量的影响。

之后作者系统总结了不同分生组织命运决定和形成的信号途径（图2），如决定茎尖分生组织和花序分生组织形成和维持的关键途径CLV（CLAVATA）调控途径，关键转录因子WUS和STM等，以及它们涉及的上下游调控因子或靶标、植物激素、活性氧和机械应力等生物或环境因素在植物干细胞命运决定和发育过程中的影响。文章还介绍了SAM和IM发育和调控途径的异同。

图2 植物干细胞龛中的信号途径

植物所有器官都可能是可食用或可利用部位，因此作者根据植物器官起源分生组织的不同重点介绍了不同分生组织形成和发育调控与作物农艺性状改良的关系。如微调CLV信号影响花序大小从而影响玉米穗粒数或番茄果实大小，利用顶端优势调控植物侧枝数，通过协调分蘖数、花序分支数提高玉米或水稻产量，调控维管形成层发育以提高林木木材产量等。

文章最后讨论了利用植物细胞特有的脱分化和再分化能力进行无性繁殖或生产脱毒苗在农业生产中的应用；以及将这些能力与转基因技术、单细胞测序技术等结合，研究植物发育调控因子在组织培养领域的应用，并进一步用于农业改良的潜力和前景。

图文来源： MPlant植物科学公众号

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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