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本文聚焦拟南芥根分生组织，发现核凝聚形成蛋白 EMB1579 在根干细胞维持和细胞分裂调控中起关键作用。它通过转录调控和 RNA 剪接影响多个发育模块，为解析植物发育基因调控复杂性提供新视角，值得关注。
EMB1579 在根分生组织维持中的作用
植物持续生长依赖分生组织，根干细胞的正常维持和分化对根的发育至关重要。在拟南芥中，研究人员对两个独立的 EMB1579 基因敲除突变体 emb1579-1 和 emb1579-3 进行研究。
从幼苗生长状况来看，emb1579 突变体根比野生型（WT）Col-0 更短且生长更慢，7 至 12 天幼苗的分生组织皮层细胞数量显著减少。同时，突变体根的根冠柱干细胞积累淀粉颗粒，这表明 EMB1579 对柱干细胞的正常维持必不可少。
根分生组织大小和干细胞维持受 PLETHORAs（PLTs）梯度控制。研究发现，emb1579 突变体根分生组织中 PLT1 的丰度及 mRNA 表达均下调，PLT2 - PLT4 水平也下降，这说明 EMB1579 通过调控 PLT 丰度来影响根分生组织。而对于控制根冠干细胞分裂平面的 FEZ 和 SOMBRERO（SMB）基因，其 mRNA 积累在 emb1579 突变体中无差异，且突变体中生长素运输及相关载体表达未改变，表明 EMB1579 不通过影响生长素运输来调控根分生组织。
EMB1579 对静止中心功能的影响
静止中心细胞分裂的控制对干细胞维持很关键。WOX5 是指定和维持静止中心及远端干细胞的重要基因，在 emb1579 突变体中，WOX5 在静止中心的表达显著低于 WT，且其表达域扩大，这意味着静止中心区域额外的细胞分裂在发生。
通过 EdU 染色标记处于 S 期的细胞，发现 emb1579 根的静止中心 EdU 染色细胞比 WT 更多，表明该区域细胞分裂更频繁。另外，激光消融实验显示，WT 背景下静止中心细胞消融后能有效再生，而 emb1579 突变体根的静止中心再生效率极低，这充分证明 EMB1579 对静止中心的重新形成及再生过程至关重要。
EMB1579 对地面组织定向细胞分裂的调控
拟南芥根分生组织的地面组织由皮层和内皮层组成，其形成依赖于 CYCD6;1 介导的形成性分裂，而该分裂受 SHR - SCR - JKD 模块调控。emb1579 根分生组织地面组织出现异位分裂，细胞数量增多。
研究人员通过检测 CYCD6;1pro:GFP 报告基因的表达，发现 WT 中 GFP 表达局限于皮层和内皮层初始子细胞，而在 emb1579 根中，GFP 荧光扩展到新分裂的地面组织细胞。同时，监测 SHR、SCR 和 JKD 蛋白表达，发现其在 emb1579 根分生组织中的荧光较弱，且新分裂细胞中未检测到 YFP 荧光，由此判断 emb1579 中的新分裂为形成性分裂。
此外，EMB1579 启动子在根的所有组织、侧根原基、茎尖分生组织、叶脉、气孔和花中均有活性。利用 SCR 和 JKD 启动子驱动 EMB1579 - YFP 表达，可恢复 emb1579 突变体的根长、静止中心分裂和组织组织缺陷，说明在静止中心和地面组织中表达 EMB1579 - YFP 足以实现其在根分生组织中的功能。
EMB1579 与发育调节因子的相互作用
通过人工智能预测方法分析 EMB1579 的结构和相互作用，发现其由一个不寻常的核心结构域、一个假定的螺旋 RED 区域和大量内在无序区域组成。AlphaFold 预测显示，EMB1579 与多个发育调节因子存在潜在相互作用，如与 PLT2、JKD、SCR、SHR 和 WOX5 等。
双分子荧光互补（BiFC）和酵母双杂交实验验证了这些相互作用，荧光共振能量转移（FRET）测量进一步确认了它们之间的物理关联。同时，研究发现 RED 基序对 EMB1579 凝聚物形成很重要，突变 RED 基序会影响 EMB1579 与发育调节因子的相互作用及对相关基因启动子活性的调控，进而影响根分生组织功能。
EMB1579 与主要根分生组织调节因子共同调控分生组织功能
为探究 emb1579 根干细胞表型是否依赖已知根分生组织调节因子的活性，研究人员构建了多个突变体组合。结果发现，与单一 emb1579 突变体相比，双突变体和三突变体的根生长进一步受到抑制，干细胞龛组织性更差，根冠柱层数减少。其中，emb1579 shr 和 emb1579 scr 双突变体发芽率极低，且发芽幼苗根更短，这些结果证实 EMB1579 与这些发育调节因子在物理和遗传上相互作用，共同维持根分生组织。
EMB1579 在 RNA 剪接中的重要性
通过对 2 周龄拟南芥幼苗进行 RNA 测序（RNA - seq），研究人员发现 emb1579 突变体中有 553 个基因上调，883 个基因下调。基因本体（GO）分析显示，差异表达基因（DEGs）与根发育、生长及应激反应相关。
进一步分析发现，emb1579 突变体幼苗的外显子跳跃（SEs）和相互排斥外显子（MXEs）数量相对较低，这表明功能性 EMB1579 对部分基因的正确剪接很重要。虽然 EMB1579 与 SKIP 蛋白相互作用，但两者突变体的 DEGs 重叠较少，且 SKIP 不调节 EMB1579 的表达。
EMB1579 对基因表达的转录后调控
在 emb1579 突变体中，一些已知的发育基因在根分生组织中下调。分析 RNA - seq 数据发现，CYCD6;1 和 PLT2 存在剪接缺陷，RT - PCR 也证实了这一结果，即正常转录本表达减弱，未注释转录本表达上调。
EMB1579 与剪接因子 SKIP 和 RBP47C 相互作用，实验表明 SKIP1 和 RBP47C 抑制 SCR 和 JKD 启动子驱动的荧光素酶活性，且会消除 EMB1579 对相关基因的激活作用，说明 EMB1579 的活性受 SKIP1 和 RBP47C 精细调节。
研究总结与展望
本研究表明，核凝聚形成蛋白 EMB1579 在拟南芥根分生组织中，通过转录调控和 RNA 剪接控制主要发育调节因子的表达，进而维持干细胞功能和细胞分裂。其核凝聚物大小对转录调控很关键，且与 RNA 剪接机制相互作用，精细调节基因表达。
然而，目前仍有一些问题有待解决。例如，EMB1579 及其伙伴形成的调控基因表达的复合物具体形式尚不清楚，是形成稳定的多聚体复合物，还是根据细胞和发育环境动态变化的瞬时复合物；虽然已知 EMB1579 与多种因子相互作用，但这些相互作用在不同细胞类型和发育阶段的时空变化规律还不明确。未来研究可聚焦这些方向，进一步深入探究 EMB1579 调控根分生组织发育的分子机制。
