Регуляторы стволовых клеток у арабидопсиса и кукурузы раскрывают сельскохозяйственный потенциал

Растения зависят от стволовых клеток, которые лежат в основе их роста и определяют мировые запасы продовольствия, кормов и биотоплива. Однако многие ключевые гены, регулирующие работу этих клеток, оставались неизвестными.

Впервые биологи из Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (CSHL) картировали два известных регулятора стволовых клеток — CLAVATA3 и WUSCHEL — в тысячах клеток побегов кукурузы (Zea mays) и арабидопсиса (Arabidopsis thaliana). Исследование также выявило новые регуляторы стволовых клеток у обоих видов и связало некоторые из них с вариациями размера у курузы. Метод выделения редких стволовых клеток применим ко всему царству растений. Работа опубликована в Developmental Cell.

Методология: секвенирование РНК отдельных клеток

• Были аккуратно выделены небольшие участки побегов, содержащие стволовые клетки.
• С помощью микрофлюидного устройства клетки разделяли, конвертировали их РНК в ДНК и маркировали тегом для идентификации происхождения.
• Этот метод позволил проанализировать экспрессию генов в ~5000 клетках, экспрессирующих CLAVATA3, и ~1000 клетках, экспрессирующих WUSCHEL.

Ключевые результаты

1. Обнаружены сотни генов, предпочтительно экспрессирующихся в стволовых клетках как кукурузы, так и арабидопсиса. Это указывает на их возможную эволюционную важность для многих видов растений.
2. Установлена связь между некоторыми регуляторами стволовых клеток и продуктивностью кукурузы. В будущем это может помочь селекционерам в выведении сортов для продовольствия, кормов или производства топлива.

Значение и перспективы

Профессор CSHL Дэвид Джексон отмечает: «В идеале мы хотели бы знать, как создать стволовую клетку. Это позволило бы лучше регенерировать растения, понять их разнообразие и выводить более устойчивые или продуктивные культуры. У нас пока нет полного списка регуляторных генов, необходимых для этого».

Созданный атлас экспрессии генов станет общедоступным ресурсом для научного сообщества, избавляя от необходимости повторять эксперимент. По словам Джексона, это фундаментальное знание, которое может направлять исследования следующего десятилетия не только в области биологии развития, но и в физиологии растений и селекции.