转录因子复合体GRF-GIF促进植物再生、提高转化效率和促进基因编辑的应用学术资讯

来源：植物生物学

大多数植物组织可以响应生长素和细胞分裂素等植物激素信号，在体外去分化并形成未分化的愈伤组织，只要将适当的条件应用于刺激器官发生或体细胞胚发生，就可以从这些外植体再生出完整植株。但是大多数植物的再生效率仍然很低，在植物中表达发育调节剂，例如BABY BOOM（BBM）和WUSCHEL（WUS），被认为是促进植物再生的策略。但是，这些发育调节剂在组成型表达时具有负效应，必须从工程植物中切除，这便限制了基因组编辑应用和作物的遗传转化。近日，丹麦哥本哈根大学植物与环境科学系Michael Palmgren团队在TRENDS IN PLANT SCIENCE杂志上在线发表了题为“GRF-GIF Chimeras Boost Plant Regeneration”的研究论文。该论文表明，生长调节因子（GRF）或与生长调节因子相互作用的因子（GIF）在嵌合体中可显著促进多种物种的再生能力，GRF-GIF嵌合体对植物发育没有明显影响，因此不需要费力和费时的切除，这可能会提高植物转化能力和促进基因编辑的应用。

与所有真核基因组一样，植物细胞的DNA与蛋白质一起被包装到称为染色质的复合物中。在一般情况下，分化的细胞具有封闭的染色质状态，而去分化过程导致染色质呈现开放状态，愈伤组织的形成和随后的植物再生伴随着DNA包装的表观遗传变化。生长调节因子（GRF）基因编码与序列特异性DNA结合的转录因子，这些转录因子与转录辅因子GRF-INTERACTING FACTOR（GIF）相互作用并形成功能性转录复合体。在该功能单元中，GIF用于募集SWI / SNF染色质，使其可以被GRF转录激活或抑制，GRF的表达在转录后被microRNA（miR396）抑制（图1A）。GRF-GIF 调节干细胞与其快速分裂的子细胞之间的过渡，从而促进细胞增殖，在器官发生过程中为细胞增殖赋予分生组织的潜能。

基于观察到水稻（Oryza sativa）的GRF4和GIF1促进植物生长，研究者将小麦的GRF4和GIF1结合生成嵌合体（图1B）。这种小麦GRF4-GIF1嵌合体的显著提高了硬质小麦，普通小麦，大米和小黑麦（小麦和黑麦的混合物）的再生效率。据推测，如果将GRF-GIF嵌合体和BBM-WUS2（在植物再生中具有相似的功能）结合使用，可能会产生协同效应。在拟南芥、水稻和玉米中，GRF-GIF嵌合体与SWI2 / SNF2复合体相互作用形成一个正反馈环，从而激活其自身的转录。因此，可以将GRF-GIF嵌合体和SWI2 / SNF2结合起来以促进植物再生。