中科院植生所李來庚組揭示樹木干細胞分裂的

陰陽平衡調控機制

與人類相比，樹木可以存活成百上千年，這一切都依賴于植物干細胞不斷地分裂和分化，頂端干細胞讓樹木長得越來越高，形成層干細胞（位于樹皮和樹干中間）讓樹木長得越來越粗。樹木的生長隨著季節、光照、溫度、水分、土壤養分的變化而變化，就這樣，樹木用年輪記錄了自己一年又一年地成長。
一直以來，人們對樹木形成層干細胞的分裂好奇不已。樹木的形成層究竟如何維持活性？樹木又是如何適應不同的環境變化來進行自我調節？一直不得其解。2019年6月14日，Plant Biotechnology Journal雜志在線發表了中科院分子植物科學創新中心——植物生理生態研究所李來庚研究組題為“A xylem-produced peptide PtrCLE20 inhibits vascular cambium activity in Populus”的研究論文。這篇文章揭示了一種形成層干細胞分裂的陰陽平衡調控機制，為我們了解樹木的生長打開了一扇窗。

在本項研究中，一個編碼CLE20短肽的基因，被發現特異性表達在分化過程的木質部細胞中，但是通過免疫原位的方法檢測發現其表達的短肽分子可以移動到形成層干細胞處。過表達CLE20基因可以抑制形成層細胞的活性。同時形成層中與細胞分裂相關的關鍵基因WOX4表達受到嚴重抑制，樹木的生長發育受到嚴重影響。研究結果還顯示CLE20短肽在分生細胞中可能被相關受體識別，作為信號分子負（陰）調控了形成層細胞的活性。目前有研究報道CLE41是另一種從韌皮部運輸到形成層的短肽信號分子，CLE41作為一種正（陽）調控因子，可以促進形成層細胞的活性。

CLE41和CLE20可能是一對正負（陰陽）調控信號，精細調控了樹木的次生生長過程。該研究為闡明樹木次生生長過程的調控機制發現了一條新的分子信號途徑。陰陽相對相生的現象早在千年以前就被我國古人注意到，并非常形象的用太極圖來闡述，本次研究的發現跟中國傳承已久的古代思想文化哲學默契統一，為研究樹木的生長發育開啟了新的航向。

朱瑩瑩（現蘭州大學研究員）和宋東亮為本論文共同作者，李來庚為通訊作者。本研究得到了國家自然基金委、科技部和中科院等項目的資助。
 

通訊作者介紹：李來庚，中國科學院植物生理生態研究所研究員，研究所學術委員會副主任?！皣医艹銮嗄昊稹鲍@得者，中科院“百人計劃”學者，中科院“特聘研究員”。據Elsevier統計，連年被列為農業與生物科學領域具有世界影響的高引中國學者。

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3. Wang Y, Liu C, Zhang X, et al. Gene specific-loci quantitative and single-base resolution analysis of 5-formylcytosine by compound-mediated polymerase chain reaction[J]. Chemical Science, 2018, 9(15): 3723-3728. [影響因子9.063]

4. Wang Y, Zhang X, Wu F, et al. Bisulfite-free, single base-resolution analysis of 5-hydroxymethylcytosine in genomic DNA by chemical-mediated mismatch[J]. Chemical science, 2019, 10(2): 447-452. [影響因子9.063]

5. Wang J, Ge P, Qiang L, et al. The mycobacterial phosphatase PtpA regulates the expression of host genes and promotes cell proliferation[J]. Nature communications, 2017, 8(1): 244. [影響因子12.353]