亚搏手机app The Plant Cell | 英国约翰英纳斯中心揭示了小麦花序发育的基因表达梯度

2025年12月，英国约翰英纳斯中心Katie A Long等人在The Plant Cell发表题为Spatial transcriptomics reveals expression gradients in developing wheat inflorescences的文章。该研究首次将MERFISH(多重误差稳健性荧光原位杂交技术)系统应用于小麦花序发育研究，成功构建了细胞水平的高分辨率基因表达图谱，并揭示了穗型建成过程中基因表达的复杂梯度，特别是基部小穗发育迟缓的分子机制，为这一经典发育问题提供了全新的分子层面解释。

该研究成功优化了MERFISH技术，克服了植物细胞壁厚和自发荧光强等挑战，建立了适用于小麦幼穗的空间转录组分析流程。通过精选200个关键基因，对四个连续发育阶段进行成像，最终获得了超过5万个细胞的高分辨率表达数据，为研究提供了坚实的技术基础。

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借助单细胞数据，研究团队识别了18个基因表达域(EDs)，ag国际这些表达域对应了小麦幼穗发育过程中的不同细胞类型和解剖结构。随着发育进程的推进，表达域的数量和复杂性显著增加，精确展示了器官形成中的分子变化。

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此外，研究利用MERFISH技术验证并扩展了经典的ABCDE花器官发育模型，揭示了MADS-box转录因子在小麦花器官中的特异性表达。B类基因主要在浆片和雄蕊中表达，亚搏app下载C类基因在雄蕊和心皮中富集，D类基因则严格限于心皮，而E类基因在多个器官中展示了复杂的表达模式。

研究发现，VRT2与SEP1-4在穗部呈现出互补的表达梯度：VRT2表达量从基部向顶端递减，而SEP1-4则相反。这种空间上的表达模式差异，暗示二者在调控顶端-基部分生组织身份中扮演着关键且对立的作用。突变体分析进一步证实，VRT2表达梯度的丧失会导致其与SEP1-4发生异常共表达，从而直接证明了这种基因表达梯度对于小穗正常发育的核心调控意义。

最后，研究为“基部小穗发育迟缓”现象提供了分子证据，揭示了基部和中部腋生分生组织在转录水平上的显著差异。中部腋生分生组织高表达与分生组织维持相关的基因，而基部则富集与分枝相关的基因，这些差异预示了基部小穗发育的滞后性，为该现象的分子机制提供了新见解。

通过MERFISH技术的应用，研究揭示了小麦穗部发育中的基因调控机制，尤其是基因表达梯度在分生组织身份决定中的关键作用。这些发现不仅有助于深入理解小麦花序的结构，也为未来作物产量和发育改良的基因研究提供了宝贵的指导。

发布于：江苏省