植物干細(xì)胞再生的新機(jī)制！DNA損傷是生物體無(wú)法避免的，因?yàn)樗梢杂杉?xì)胞內(nèi)源的反應(yīng)造成，也可以由外界環(huán)境中的各種脅迫造成。由于DNA儲(chǔ)存著生物體生存和繁衍的遺傳信息，一般認(rèn)為DNA損傷破壞了基因組完整性從而影響細(xì)胞生活力，在動(dòng)物多能干細(xì)胞的誘導(dǎo)和再生過(guò)程中起負(fù)面作用。
在動(dòng)物細(xì)胞中，大量的DNA損傷通常被認(rèn)為抑制動(dòng)物細(xì)胞的重編程，因?yàn)?/span>DNA損傷會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯和細(xì)胞凋亡等現(xiàn)象。植物不能像動(dòng)物一樣迅速地逃離不利環(huán)境，因此，我們會(huì)經(jīng)?？吹街参锂a(chǎn)生傷口后，傷口處的死細(xì)胞可以誘導(dǎo)其周?chē)只募?xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞。那么植物細(xì)胞受到損傷后，除了依賴(lài)細(xì)胞死亡，還是否有其他全新的適應(yīng)脅迫環(huán)境的策略？
2020年8月17日，Nature Plants刊發(fā)了標(biāo)題為“DNA damage triggers reprogramming of differentiated cells into stem cells in Physcomitrella”的文章，文章報(bào)道了早期陸生模式植物小立碗蘚中， DNA損傷誘導(dǎo)植物體細(xì)胞轉(zhuǎn)變成干細(xì)胞的整個(gè)過(guò)程并不依賴(lài)于死細(xì)胞，而是可誘導(dǎo)葉片細(xì)胞重新編程為干細(xì)胞（圖），并再生出新植株。這是一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)，該發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是一種全新的植物應(yīng)對(duì)逆境的策略。
研究發(fā)現(xiàn)，小立碗蘚的葉片細(xì)胞被DNA損傷誘導(dǎo)試劑浸泡6小時(shí)后，首先會(huì)導(dǎo)致基因組DNA鏈的斷裂，隨后受損的DNA在一天左右被修復(fù)到原先的狀態(tài)。這一修復(fù)過(guò)程依賴(lài)于DNA損傷響應(yīng)因子蛋白激酶ATR，但不依賴(lài)同為DNA損傷響應(yīng)因子的蛋白激酶ATM。之后，STEMIN1，一個(gè)物理?yè)p傷誘導(dǎo)的重編程調(diào)節(jié)因子被觸發(fā)工作。STEMIN1積累表達(dá)的葉片細(xì)胞會(huì)重編程再生出綠絲體頂端干細(xì)胞，且再生出的綠絲體干細(xì)胞可以繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育并形成新的具有莖和葉的完整植株，類(lèi)似于受精卵。這個(gè)也意味著，面對(duì)大量的DNA損傷，植物細(xì)胞選擇重編程產(chǎn)生新的后代（資料引自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)站）。
DNA損傷誘導(dǎo)試劑引起植物葉片細(xì)胞不依賴(lài)于死細(xì)胞重編程為干細(xì)胞及其分子機(jī)制
a: DNA損傷誘導(dǎo)試劑引起小立碗蘚葉片細(xì)胞重編程為原絲體干細(xì)胞; b: 彗星電泳檢測(cè)DNA損傷試劑造成的小立碗蘚葉片細(xì)胞DNA損傷類(lèi)型; c: PI染色顯示再生的干細(xì)胞相鄰細(xì)胞為活細(xì)胞; d: DNA損傷誘導(dǎo)小立碗蘚干細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子STEMIN1表達(dá)
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