Trends Plant Science：山東農大張憲省教授團隊系統比較動植物中誘導多能幹細胞的相似性

近日，Trends in Plant Science發表山東農業大學山東農大張憲省教授團隊題為「iPSCs: A Comparison between Animals and Plants」的綜述論文，該論文系統比較了植物中的幹細胞誘導發生和動物中多能幹細胞誘導的相似性，並提出了植物誘導多能幹細胞「plant iPSC」的概念。

多能幹細胞(Pluripotent Stem Cells，PSC)是一類具有自我更新、自我複製能力的多潛能細胞。在一定條件下，多能幹細胞具有分化出多種細胞組織的潛能。多能幹細胞是當前幹細胞研究的熱點和焦點。多能幹細胞的研究不僅具有重要的理論意義，而且在器官再生、修復和疾病治療方面極具應用價值。但是，過去一般認為多能幹細胞只能從胚胎中獲得。

2006年，Shinya Yamanaka在世界著名學術雜誌《細胞》上率先報道了iPSC的研究。他們把Oct3/4,Sox2、c-Myc和Klf4這四種轉錄因子引入小鼠成纖維細胞，發現可誘導其發生轉化，產生的iPS細胞在形態、基因和蛋白表達、表觀遺傳修飾狀態、細胞倍增能力、類胚體和畸形瘤生成能力、分化能力等方面都與胚胎幹細胞相似。該研究因此獲得了2012年的諾貝爾獎。

植物中，也存在具有分化成多種組織類型潛力的幹細胞系統。植物幹細胞又稱為分生組織，是相對於植物體內已經分化成熟的成熟組織而言的。植物分生組織根據其位置可以分為頂端分生組織和側生分生組織兩大類。其中頂端分生組織包括莖尖分生組織（SAM)和根尖分生組織（RAM)。

在植物中，通過激素誘導產生愈傷後，在合適條件下愈傷組織可以再生產生新的個體。在植物學中，這被稱為植物細胞的全能性。早在1957年，科學家就發現外源細胞分裂素和生長素能夠誘導幹細胞再生，但幾十年來科學家都不清楚其作用機理，因此大多數農作物、林木和花卉難以建立離體再生系統，也無法進行離體繁殖和基因工程操作。張憲省團隊多年來一直致力於研究植物組織培養過程中體細胞胚胎再生的分子機理研究，並取得許多重要進展，並使人們對植物幹細胞誘導過程具有了全新的認識。

該團隊多年的研究發現，植物中，體細胞誘導幹細胞再生的過程與動物多能幹細胞的誘導過程非常相似。在動物中，iPSC的產生依賴於多種關鍵轉錄因子的表達。該團隊多年來的研究發現，與動物細胞類似，植物中的幹細胞誘導和維持也依賴於多個關鍵轉錄因子如B類ARR、WUSCHEL (WUS)或者WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX5 (WOX5）的誘導表達。因此，植物中誘導產生的表達WUS或WOX5等多潛能基因的幹細胞也可以稱之為植物誘導多能幹細胞（Plant iPSC）。在該論文中，研究人員系統的比較了動物與植物中iPSC的相似性，對植物胚胎幹細胞的發生有著全新的理解。

該團隊的桑亞林與程志娟副教授位該論文的共同第一作者。

Cellular and Molecular Framework of Induced Pluripotent Stem Cell (iPSC) Generation in Animals and Plants.

Callus originates from pericycle and pericycle-like cells, which are switched into starting cells by acquiring a root stem cell niche identity. Procambium cells are transformed into starting cells by endogenous auxin accumulation. Different somatic cell strains act as starting cells for mammalian reprogramming. In both mammalians and higher plants, exogenous compounds and/or endogenous signals create a permissive epigenetic environment and induce ectopic expression of pluripotency factors, which reprogram starting cells into iPSCs.

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