Nature子刊 | 武汉大学孙蒙祥等揭示母体与胚胎的通信途径

动物和植物胚胎均在稳定且受到良好保护的微环境中产生和发育，被母体组织包围。在动物中，母体组织通过各种信号影响胚胎发育。最近关于人类母胎界面细胞转录组的研究揭示了母胎交流的机制。在植物中，还报道了母体组织，特别是种皮，在胚胎发育中起关键作用，表明母体组织与原胚之间的相互作用是保守的。然而，对母体组织与原胚通信的信号传导途径知之甚少。2019年8月2日，武汉大学生科院孙蒙祥、赵鹏团队在Nature Communications上发表题为“Maternal controlof suspensor programmed cell death via gibberellin signaling”的文章，揭示了完整的GA信号级联，其介导母体组织和原胚之间的细胞 – 细胞通讯，其作为调节PCD的关键分子机制。动物和植物胚胎均在稳定且受到良好保护的微环境中产生和发育，被母体组织包围。在动物中，母体组织通过各种信号影响胚胎发育。最近关于人类母胎界面细胞转录组的研究揭示了母胎交流的机制。在植物中，还报道了母体组织，特别是种皮，在胚胎发育中起关键作用，表明母体组织与原胚之间的相互作用是保守的。然而，我们对母体组织与原胚通信的信号传导途径知之甚少。植物原胚由胚体和胚柄组成。胚柄是胚胎发育和植物生育所必需的，并且在功能上类似于哺乳动物胚胎的脐带，其将营养物和激素从母体转运到胚胎。因此，胚柄是母体与原胚通信的主要通道。然而，与脐带不同，脐带一直维持到出生并在胚胎形态发生和器官分化过程中提供支持，植物胚柄在胚胎发育的非常早期阶段退化。然而，胚柄在早期的胚胎期退化的原因和方式尚不清楚。为了评估PCD中的潜在调节功能和作用，研究人员使用在天然启动子下表达的独立RNA干扰（RNAi）构建体沉默NtCRF1，并选择六个纯合RNAi系用于进一步分析。因为NtCRF2突变体显示没有种子发育表型并且对NtCYS表达没有影响，因此研究人员分析了5-DAP种子中NtCYS的表达水平以评估NtCRF1下调对NtCYS表达的影响。 NtCYS的表达水平在NtCRF1-RNAi系中显着降低。为了排除RNAi的任何脱靶效应，我们使用CRISPR / Cas9系统产生Ntcrf1突变体。NtCYS的表达水平在突变体中显着降低。此外，研究人员确定NtCYS在NtCRF1过表达株系（pNtCRF1 :: NtCRF1-GFP）中的表达水平，其具有显着更高的NtCYS表达，表明NtCRF1促进NtCYS表达并且可能参与调节细胞PCD。 NtCRF1促进NtCYS表达并抑制基底细胞中的PCD植物胚胎在由母体组织包围的稳定且受到良好保护的微环境中产生和发育，这对于胚胎发生是至关重要的。然而，负责母体组织与原胚通讯的信号传导机制尚不清楚。该研究报告了母体组织与原胚通信的途径，鉴定了DELLA蛋白NtCRF1（NtCYS调节因子1），其调节胞程序性细胞死亡（PCD）。NtCRF1可以与NtCYS的启动子结合，并响应于赤霉素（GA）调节悬浮PCD-开关模块NtCYS-NtCP14。确认GA4作为触发PCD的主要信号，通过母体组织中NtGA3oxs的瞬时活化在珠孔内皮中产生。因此，GA是母系到原胚的通信信号，通过GID1-CRF1-CYS-CP14信号级联在原胚中解码。使用这种通信模式，母体组织精确控制胚胎PCD，并能够以阶段依赖的方式保护原胚。参考信息：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11476-3
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