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根尖干细胞微环境(Stem cell niche,SCN)在根的形态构成及生长发育中起着重要的调控作用,这一特殊的结构主要由中间的静止中心(Quiescent Center,QC)和周围的干细胞组成。目前研究发现,植物中多种转录因子比如WOX5(WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 5)、SCR(SCARECROW)/SHR(SHORTROOT)、PLT1(PLETHORA1)/PLT2(PLETHORA2)及植物激素比如生长素,细胞分裂素,脱落酸,乙烯和赤霉素等都参与了根尖干细胞微环境的调控。然而,上述这些重要转录因子如何参与根尖干细胞微环境的维持?它们之间是协同还是拮抗关系?不同的植物激素之间在这一过程中是否存在信号互作?目前尚缺乏足够的证据回答上述问题。为了进一步探究根尖干细胞微环境的调控机制,我们围绕着寻找新的干细胞调控因子展开了研究。本研究以模式植物拟南芥为材料,特异地筛选具有根尖干细胞微环境发育缺陷表型的T-DNA插入突变体。通过筛选,得到了突变体rsc1-1(root stem cell 1)。本论文采用遗传学、分子生物学及细胞生物学等技术方法进行了深入分析。首先,我们分析发现rsc1-1突变体是由一个编码腺苷三磷酸水解酶的基因发生突变引起的。为了对RSC1的时空表达模式和亚细胞定位进行分析,我们构建了pRSC1::GUS和pRSC1::GFP-RSC1植物表达载体并转化野生型(Col)。通过对pRSC1::Gus转基因系的GUS染色和对pRSC1::GFP-RSC1转基因植株的GFP荧光分析表明,PSC1主要在根尖的SCN处表达,这与rsc1-1突变体根尖干细胞微环境缺陷的表型位置是一致的。另外,pRSC1::GFP-RSC1能够恢复rsc1-1突变体根尖干细胞缺陷的表型。此外,线粒体荧光染色共定位分析及western blot等实验的结果表明,RSC1蛋白定位于线粒体中。研究表明,线粒体是细胞内产生活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的主要细胞器之一,而ROS的水平对根尖干细胞微环境的维持具有重要的调控作用。因此,RSC1可能通过影响线粒体中ROS的产生参与SCN的维持。为了证实这一猜想,我们对rsc1突变体的ROS水平进行了检测,结果显示rsc1与Col-0相比ROS水平降低,且RSC1过表达中ROS水平升高。与此同时,MV处理可以明显降低rsc1突变体较高的QC分裂和远端干细胞(Distal Stem Cell,DSC)分化比率,表明rsc1的表型是由ROS水平降低引起的。植物体内具有复杂的ROS调控机制,包括多种参与ROS产生和清除的酶。进一步探究rsc1中ROS水平降低的原因,我们利用qRT-PCR检测了rsc1中ROS产生及清除相关基因的表达量,发现ROS清除基因APX2表达量明显升高。此外,通过酵母双杂交筛选发现RSC1与CBSX3(CBS DOMAIN CONTAINING PROTEIN 3)互作。研究表明,CBSX3通过调控线粒体中的NADP-Trx氧化还原系统影响植物体内的ROS水平。因此,RSC1通过两方面影响ROS水平,一是通过调控APX2的表达影响ROS的清除;二是通过互作蛋白CBSX3调控ROS水平。进一步探究RSC1的下游调控因子,并对rsc1中WOX5,PLT1/PLT2及SCR/SHR的表达量进行了检测。qRT-PCR及confocal结果表明,rsc1中SCR/SHR表达明显下调,而WOX5和PLT1/PLT2的表达量无明显变化,表明RSC1通过抑制SCR和SHR的表达参与SCN的调控。另一方面,qRT-PCR及转录活性检测结果显示,过表达WOX5能够明显抑制RSC1的表达,暗示WOX5可能调控RSC1的表达。此外,rsc1中DR5rev::GFP的信号无显著变化,且多种激素处理都对RSC1的表达模式没有影响,说明RSC1可能不参与植物激素调控SCN的通路。综上所述,我们发现了一个在根尖特异表达并参与根尖干细胞微环境维持的调控因子RSC1。RSC1通过调控APX2的表达以及与CBSX3互作影响根尖处ROS水平,进而影响SCR及SHR的表达,参与SCN正常功能的维持。