赤霉素通过GASA1-ROS模块调控侧生根起始细胞命运决定的进化保守机制

《Plant Communications》：Single-Cell Transcriptomics Reveals that A Conserved GA-GASA1-ROS Module Promotes Lateral Root Founder Cell Specification

　　

摘要

侧生根起始细胞（LRFCs）从胚后周鞘细胞向起始细胞的规格化和承诺是侧生根发育的关键步骤，但其最早的分子决定因子仍不明确。利用单细胞转录组学，我们解析了拟南芥中引导LRFC命运决定的转录转换过程，并鉴定出LRFC规格化过程中的五个不同转录进展阶段。通过差异表达基因分析和表型观察，我们证明外源GA（20和50 μM）的应用能够独立于DELLA信号通路促进LRFCs的核迁移和分裂，并揭示赤霉素刺激的拟南芥1（GASA1）作为赤霉素（GA）加速LRFC进展的关键介导因子。进一步的组织化学染色和细胞学观察表明，GASA1介导GA触发的活性氧（ROS）积累以强化LRFC的承诺。GA–GASA1–ROS模块在进化上是保守的，其中GA–ROS驱动的LRFC承诺在所有被子植物中都是基本的。值得注意的是，GASA1在早期陆生植物的根部进化中就已经出现，并随着侧生根和茎生根系统的多样化而演化，揭示了植物器官发生中保守的GA–ROS轴。