拟南芥叶柄脱分化细胞及其微结构

植物细胞脱分化的概念和组织培养技术的应用已经非常广泛，然而对于植物细胞脱分化的微结构与相关基因的关系和脱分化机制却了解甚少,在组织培养过程中究竟哪些细胞首先启动脱分化、为什么由这些细胞来启动脱分化、这些细胞与后续细胞脱分化的关系及其相关基因的表达等问题尚未得到广泛关注。我们尝试运用高压冷冻-低温置换技术、免疫电镜技术、显微切割和分子生物学技术对拟南芥叶柄细胞脱分化进程中细胞的显微和亚显微结构变化、启动脱分化的细胞、启动时间和位置、与后续脱分化细胞的相互关系及相关基因的筛选等问题进行探索。.其科学意义在于：从细胞的微结构变化与基因表达的关系入手，准确界定脱分化细胞的结构特征和细胞性质，探讨脱分化进程中细胞微结构、功能与基因表达的关系，建立细胞微结构与基因表达的研究体系，为进一步解释植物细胞脱分化的机制奠定基础，为植物细胞和组织培养的深入应用提供理论依据。

项目在前期工作的基础上，以拟南芥叶柄为材料建立植物细胞脱分化的研究系统。本项目从探索细胞脱分化进程中相关基因表达与细胞微结构的变化入手，针对脱分化细胞的发生，脱分化细胞的微结构以及相关基因的表达和调控等问题开展了较为系统的研究。在明确脱分化起始细胞的微结构特征和位置，阐明脱分化起始细胞和后继细胞的性质和相互关系以后，针对体外激素培养的条件下进行相关基因表达谱方面的分析，筛选出以LBD家族的数个基因进行研究。其中以LBD29以及相关的LBD18和LBD16进行侧根发生时中柱鞘细胞的微结构研究为主，探究LBD29在侧根发生过程中中柱鞘细胞的脱分化性质及其微结构，以及与侧根发生的关系。此外对LBD29与相关基因LBD18和LBD16的关系也进行了一定的研究，初步探讨了单个基因在侧根发生时的作用以及双基因以及三基因对拟南芥侧根发生的影响。另外还对LBD41，LBD17，LBD15等进行了一定的功能研究。通过对这些基因的研究，对拟南芥脱分化细胞的微结构有了更深入的认识，对脱分化相关基因与侧根的发生的关系也有了一定的了解。侧根的起始细胞就是中柱鞘细胞，其本身就具有胚性细胞的潜能，在体内根初生生长接近完成后在激素的诱导下进一步活动（脱分化）形成侧根原基进而发育形成侧根。中柱鞘细胞在开始形成侧根形成之前其微结构发生了明显的变化，为侧根的发生和进一步发育奠定了结构学的基础。项目完成之际，共发表SCI论文8篇，影响因子17.7分，另外还有后续文章会陆续发表。该研究为进一步深入探讨脱分化进程中细胞结构与相关基因表达的关系，揭示基因和细胞微结构之间的关系，为系统地理解植物细胞脱分化以及植物细胞全能性等重要科学问题奠定良好的基础，也为植物细胞和组织培养的深入研究和应用提供了理论依据。