近日，Plant Physiology在線發(fā)表了北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院白書農(nóng)/許智宏團(tuán)隊(duì)和美國杜克大學(xué)生物系霍華德休斯研究院Philip Benfey團(tuán)隊(duì)合作的題為“Histone deacetylase HDA19 affects Arabidopsis root cortical cell fate by interacting with SCARECROW”的研究論文。該研究揭示了擬南芥皮層細(xì)胞命運(yùn)決定的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控節(jié)點(diǎn)，即組蛋白去乙酰化酶HDA19與轉(zhuǎn)錄因子SCARECROW（SCR）在根尖皮層/內(nèi)皮層原始細(xì)胞中的互作及其對(duì)SCR靶基因表達(dá)的調(diào)控。這一研究為揭示擬南芥根形態(tài)建成調(diào)控的分子機(jī)制提供了一個(gè)全新的環(huán)節(jié)。

　　擬南芥的根具有相當(dāng)規(guī)則的分化模式。其根尖在根冠之內(nèi)，從外向內(nèi)分別由一層細(xì)胞構(gòu)成的表皮、一層細(xì)胞構(gòu)成的皮層和一層細(xì)胞構(gòu)成的內(nèi)皮層包裹中柱細(xì)胞及若干靜止細(xì)胞構(gòu)成。之前的研究發(fā)現(xiàn)，表皮細(xì)胞的根毛和非根毛細(xì)胞的分化依賴于其與皮層細(xì)胞之間的空間關(guān)系而被一組轉(zhuǎn)錄因子、受體激酶所調(diào)控。內(nèi)皮層和中柱的分化，則由SCR和SHORTROOT（SHR）這兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的互作所決定。其中，SCR一直被認(rèn)為在內(nèi)皮層細(xì)胞中特異表達(dá)。可是，皮層細(xì)胞的分化命運(yùn)如何決定，始終不清楚。

　　白書農(nóng)實(shí)驗(yàn)室在探索染色質(zhì)修飾對(duì)植物形態(tài)建成的影響的嘗試中，發(fā)現(xiàn)組蛋白乙酰化的改變，影響擬南芥根表皮細(xì)胞分化的模式形成。之后又發(fā)現(xiàn)在擬南芥16個(gè)HDAC基因家族成員中有三個(gè)、12個(gè)HAT基因家族成員中有兩個(gè)成員的單基因突變都可以造成根表皮細(xì)胞分化模式的改變。在對(duì)三個(gè)HDAC基因影響根表皮細(xì)胞分化模式的分子機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，HDA18通過影響一批之前未知功能的包括受體激酶的靶基因而發(fā)揮作用，HDA6通過影響兩個(gè)已知影響根表皮細(xì)胞分化的轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)而發(fā)揮作用。本文的研究發(fā)現(xiàn)，HDA19突變體中表皮細(xì)胞分化模式改變的表型，是因?yàn)镠DA19蛋白與已知影響內(nèi)皮層分化的SCR蛋白直接互作，影響皮層細(xì)胞分化命運(yùn)而產(chǎn)生的間接結(jié)果。

　　這一發(fā)現(xiàn)不僅進(jìn)一步證明組蛋白乙酰化修飾可以因基因家族成員的不同，通過不同的途徑產(chǎn)生同樣的結(jié)果，還進(jìn)一步證明擬南芥根表皮的細(xì)胞分化模式的確依賴于皮層細(xì)胞的分化。此外，這個(gè)工作還在皮層與內(nèi)皮層的分化之間，找到了一個(gè)分子層面的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，即SCR通過與HDA19在皮層/內(nèi)皮層原始細(xì)胞中的互作。SCR與HDA19互作決定皮層細(xì)胞命運(yùn)這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，為擬南芥根的形態(tài)建成中靜止細(xì)胞受源自莖端方向的生長素決定、生長素誘導(dǎo)維管細(xì)胞（中柱）、中柱中的SHR與SCR互作誘導(dǎo)內(nèi)皮層、SCR與HDA19互作誘導(dǎo)皮層、皮層通過位置信息調(diào)控表皮細(xì)胞中復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)表皮細(xì)胞出現(xiàn)皮層細(xì)胞位置依賴的分化模式的漸次誘導(dǎo)機(jī)制提供了一個(gè)關(guān)鍵的證據(jù)。

　　該研究由北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院白書農(nóng)/許智宏實(shí)驗(yàn)室和美國杜克大學(xué)生物系霍華德休斯研究院的Philip Benfey實(shí)驗(yàn)室合作完成。陳文倩博士和Colleen Drapek博士為論文共同*作者。白書農(nóng)博士和Philip Benfey博士為共同通訊作者。該工作得到了中國國家自然科學(xué)基金委和美國霍華德休斯研究院的資助。

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