《揭示玉米胚和胚乳的转录组，并鉴定胚乳子域（2020.2.23 Plant Biotechnology Journal）》
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在被子植物中,种子通常由三种遗传异质的组分构成,分别是合子胚、胚乳组织以及来源于母本的种皮.在植物种子中,胚被营养胚乳包围,处于休眠状态,等待合适的发芽条件.胚周围的疏水性角质层保护它在生长初期免受灾难性的失水.植物胚角质层是胚在发育过程中形成的疏水屏障.在发芽时,它保护幼苗不失水,是生存的关键.这三个组织的发育必需紧密关联、协调,这样才能保证种子能够成活.然而,由于种子内核的复杂性,如果没有精确的空间上信息,就很难理解内部各组织之间的相互作用.
法国里昂大学植物生殖与发育实验室的Thomas Widiez团队,继2020年1月24号在Science上发表的题为“A two-way molecular dialogue between embryo and endosperm is required for seed development”的研究成果,得到“胚和胚乳之间的双向分子对话对种子发育至关重要”这一研究成果之后,又于2020年2月21日在The Plant Cell杂志上发表了题为“Transcriptomics at Maize Embryo/Endosperm Interfaces Identifies a Transcriptionally Distinct Endosperm Sub-domain Adjacent to the Embryo Scutellum”的研究成果.两篇文章的重点都集中在玉米胚和胚乳发育阶段的相互关系及其作用机理上.
本研究利用玉米种子内核表面积较大的特性,对13 DAP玉米内核的胚/胚界面六个不同小室进行全基因组表达谱分析（图1和图2）.该分析确定了相对于整个内核隔间,胚和胚接面特定的转录组特征：盾片糊粉层（SAL）和与盾片相邻的新发现的胚乳层（EAS）.EAS在授粉后9天左右出现,持续11天左右,局限于胚盾片附近的一至三层胚乳细胞（图3和图5）.其转录组富含编码转运蛋白的基因.胚特异性突变体（emb）中胚的缺失会改变EAS标记基因的表达模式（图7）.EAS细胞起源于淀粉质胚乳（SE）并经历细胞死亡（图6）.在一些EAS细胞中检测到的细胞死亡和细胞壁的破损也表明EAS是一个动态区域（图5）,与胚接触的细胞层被定期清除,随着胚的生长,更多的胚乳细胞被吸收到这个区域（图6）.
該研究通过胚/胚乳表面的转录组分析,发现了胚乳子域（EAS）,并提出该结构可能参与胚和胚乳之间的碳氮交流,胚对EAS标记基因的表达很重要.作者最后又根据Pepb11和Scl_eas1在EAS中表达较晚,而Sweet15a和Zm00001d017285的表达在9 DAP之前开始,猜测在EAS中至少存在两个转录程序：一个启动较早并且受胚的影响较弱,另一个被快速激活,并且具有强烈胚依赖性.
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