Plant Cell：维持根尖干细胞的基因TPST

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据中科院网站报道，和动物不同，高等植物只能固着生长的特点决定了其能够根据复杂的环境条件不断地调整器官的发生和发育进程。植物生长发育的这种可塑性是由于在茎尖和根尖生长点分生组织中央有一个具有持续分裂能力和分化功能的干细胞组织结构。这些干细胞伴随着植物的一生，它们的分化不仅产生了所有的地上和地下器官，而且会根据内外环境信号来决定器官的发生、生殖生长、成熟和衰老等生物学过程。因此植物干细胞是生长发育的源泉和信号调控中心。
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在根尖生长点中，生长素的极性运输和局部合成促成了在干细胞组织中心（即静止中心）部位形成所谓“生长素积累高峰”，对于干细胞组织中心的建立和维持起至关重要的作用。在生长素信号通路中控制根尖干细胞活跃状态的关键分子元件是被称为干细胞转录因子的PLT 蛋白，但对于生长素和PLT之间的联系机制所知甚少。, c  {/ s6 p" x9 o

6 _' ?) i% O. K1 z# S李传友研究组通过遗传筛选获得了一个根尖干细胞维持发生缺陷的拟南芥突变体命名为“活跃静止中心”，结合分子遗传学、细胞生物学和生物化学等手段鉴定了在植物根尖干细胞维持中起重要作用的基因TPST。TPST基因编码一个酪氨酸硫基转移酶(Tyrosylprotein Sulfotransferase)，特异性地在酪氨酸基团对蛋白质进行硫基化修饰。酪氨酸硫基转移酶所介导的蛋白质硫基化修饰在动物生长发育和许多病理过程中起重要作用，在植物中调控根尖根细胞维持是首次报道。功能研究表明，TPST和生长素之间存在非常精细的反馈调控关系：生长素在转录和蛋白质水平上调控TPST的表达，而TPST突变影响了生长素在根尖生长点部位的极性运输、局部合成和局部浓度梯度的形成。重要的是，该研究发现TPST的突变导致了根尖干细胞转录因子PLT在转录和蛋白质表达水平的降低，而过表达PLT可以有效恢复“活跃静止中心”突变体的干细胞缺陷。这项研究表明，TPST所介导的蛋白质硫基化是植物激素生长素和干细胞转录因子PLT之间的联系纽带，也证明以前未引起人们重视的蛋白质硫基化修饰在植物生长发育中起非常重要的作用。
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此研究结果于11月3日作为封面文章发表于国际著名杂志The Plant Cell，李传友实验室博士生周文焜、朱立煌实验室博士生韦丽荣为该论文的共同第一作者。国家植物基因研究中心（北京）储金芳等在本研究中成功进行了根尖生长素测定工作。本研究得到了科技部和国家自然科学基金委重大研究计划项目的资助

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Plant Cell DOI:10.1105/tpc.110.075721
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# ?& B6 K; P% U  x) \$ p9 \Arabidopsis Tyrosylprotein Sulfotransferase Acts in the Auxin/PLETHORA Pathway in Regulating Postembryonic Maintenance of the Root Stem Cell Niche[W],[OA]7 n3 Z3 s  [& a4 g+ ~2 @% z
Wenkun Zhoua,1, Lirong Weia,1, Jian Xub,c, Qingzhe Zhaia, Hongling Jianga, Rong Chena, Qian Chena, Jiaqiang Suna, Jinfang Chua, Lihuang Zhua, Chun-Ming Liud and Chuanyou Lia,2
) N6 X  Q; i" i4 P% q( a& i7 v1 s& l; ^$ J; y
a State Key Laboratory of Plant Genomics, National Centre for Plant Gene Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China  J5 ?( ]. k9 u/ H" d; s
b National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China
$ a! w& h$ R# nc Department of Biological Sciences, National University of Singapore, Singapore 117543
, I( B8 Q! s: R: F6 {" }2 Nd Key Laboratory of Photosynthesis and Environmental Molecular Physiology, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China , y& O5 t% f" g5 ?! c3 i* k2 V

  W5 T; k* V# C; U$ f" @+ `Recent identification of the Arabidopsis thaliana tyrosylprotein sulfotransferase (TPST) and a group of Tyr-sulfated peptides known as root meristem growth factors (RGFs) highlights the importance of protein Tyr sulfation in plant growth and development. Here, we report the action mechanism of TPST in maintenance of the root stem cell niche, which in the Arabidopsis root meristem is an area of four mitotically inactive quiescent cells plus the surrounding mitotically active stem cells. Mutation of TPST leads to defective maintenance of the root stem cell niche, decreased meristematic activity, and stunted root growth. We show that TPST expression is positively regulated by auxin and that mutation of this gene affects auxin distribution by reducing local expression levels of several PIN genes and auxin biosynthetic genes in the stem cell niche region. We also show that mutation of TPST impairs basal- and auxin-induced expression of the PLETHORA (PLT) stem cell transcription factor genes and that overexpression of PLT2 rescues the root meristem defects of the loss-of-function mutant of TPST. Together, these results support that TPST acts to maintain root stem cell niche by regulating basal- and auxin-induced expression of PLT1 and PLT2. TPST-dependent sulfation of RGFs provides a link between auxin and PLTs in regulating root stem cell niche maintenance.

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嘿嘿，又增加知识了