與動物不同，高等植物只能固著生長的特點決定了其能夠根據(jù)復(fù)雜的環(huán)境條件不斷地調(diào)整器官的發(fā)生和發(fā)育進程進而更好的生存下來。植物生長發(fā)育的這種可塑性是由在莖尖和根尖生長點分生組織中央的一個具有持續(xù)分裂能力和分化功能的干細胞組織結(jié)構(gòu)決定的。因此，研究根尖干細胞的調(diào)控機制是闡釋植物根系生長發(fā)育的核心問題，但是相對于動物干細胞研究來說，植物干細胞的研究起步較晚，仍有很多不清楚的問題亟待解決。Pre-mRNA的剪接是mRNA去除內(nèi)含子連接外顯子形成成熟mRNA的過程，選擇性剪接就是利用可變的剪接位點，生成不同的mRNA的過程。選擇性剪接可以增加生物體蛋白質(zhì)組豐度，是一種非常重要的基因轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機制，介導(dǎo)各種生物學(xué)過程。最近幾年，pre-mRNA的選擇性剪接及其調(diào)控機制已成為植物科學(xué)中的一個研究熱點。然而，pre-mRNA剪接是否參與根尖干細胞的調(diào)控，之前還未見報道。

中國科學(xué)院植物研究所近日在線發(fā)表了山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院丁兆軍教授課題組題為“The pre-mRNA splicing factor RDM16 regulates root stem cell maintenance in Arabidopsis”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中的一個pre-mRNA剪接因子RDM16能夠通過對PLETHORA1/2（PLT1/2）、ARABIDOPSIS HISTIDINE PHOSPHOTRANSFER PROTEIN5（AHP5）和ARABIDOPSIS RESPONSE REGULATORS（ARR1，ARR2，ARR11）的可變剪接來調(diào)控根尖干細胞的維持，進而調(diào)控根系生長發(fā)育。

RDM16調(diào)控根尖干細胞維持進而影響根系生長發(fā)育的作用機制

丁兆軍教授課題組用EMS誘變得到一個pre-mRNA剪接因子RDM16的功能缺失突變體rdm16-4。發(fā)現(xiàn)該突變體根尖干細胞的維持與特化發(fā)生了紊亂，rdm16-4的根尖具有靜止中心分裂和干細胞分化的表型。這是首次發(fā)現(xiàn)pre-mRNA剪接因子參與調(diào)控根尖干細胞的維持。同時，我們還發(fā)現(xiàn)rdm16-4突變體中細胞分裂素信號明顯減弱。外源施加細胞分裂素能夠顯著恢復(fù)rdm16-4突變體根短的表型。由于RDM16編碼一個pre-mRNA剪接因子，所以，我們通過轉(zhuǎn)錄組測序驗證RDM16是否參與了pre-mRNA的剪接。結(jié)果表明，rdm16-4突變體中內(nèi)含子保留、5可變剪接和外顯子跳躍發(fā)生的次數(shù)都明顯高于野生型。進一步分析發(fā)現(xiàn)，rdm16-4突變體中PLT1和PLT2的pre-mRNA剪接受到了影響，存在明顯的內(nèi)含子保留現(xiàn)象。并且還發(fā)現(xiàn)，細胞分裂素信號通路中的關(guān)鍵因子（AHP5，ARR1，ARR2和ARR11）在rdm16-4突變體中也存在明顯的內(nèi)含子保留。進一步通過遺傳及生化實驗驗證表明，這些關(guān)鍵因子的可變剪接參與了根尖干細胞維持的調(diào)控。因此，該研究揭示了RDM16通過對PLT1/2、AHP5和ARR1/2/11的可變剪接來調(diào)控根尖干細胞的維持，進而調(diào)控根系生長發(fā)育。

山東大學(xué)博士后呂丙盛博士為本論文的第一作者，丁兆軍教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金，國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目（973計劃項目），山東省重大基礎(chǔ)研究項目，中國博士后科學(xué)基金特別資助項目和山東省博士后創(chuàng)新項目的資助。