植物的器官發(fā)育主要通過分生組織的組合活動在胚后發(fā)生。因此，分生組織和器官的命運緊密相連。禾本科植物的花序形態(tài)發(fā)生是復(fù)雜的，并且依賴于稱為小穗分生組織的專門花分生組織，該花分生組織會產(chǎn)生所有其他花器官，并最終產(chǎn)生谷粒。小穗的命運決定了繁殖的成功，并有助于谷物作物的產(chǎn)量相關(guān)性狀。

近日，來自德國萊布尼茨植物遺傳和作物植物研究所T. Schnurbusch教授團(tuán)隊在Science Advance在線發(fā)表了題為“Transcriptional landscapes of floral meristems in barley”的研究論文，揭示了大麥花分生發(fā)育過程中的轉(zhuǎn)錄全景圖。在這里，作者研究了溫帶大麥（Hordeum vulgare）中花卉分生組織的轉(zhuǎn)錄圖譜，使用MMI CellCut激光顯微切割平臺捕獲未成熟、發(fā)育中的花卉結(jié)構(gòu)的顯微組織并進(jìn)行RNA測序。得益于MMI高精度的激光顯微切割技術(shù)實現(xiàn)了無偏見、高分辨率的檢測分析方法，揭示了大麥花卉命運的關(guān)鍵調(diào)控因子和基本的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

在全球范圍內(nèi)，大麥?zhǔn)莾H次于小麥的第二大溫帶谷類作物，兩個物種都屬于禾本科和小麥族，它們的特征都是穗狀花序。穗狀花序是由花序分生組織（IM）的協(xié)調(diào)細(xì)胞分裂形成的，該分生組織向上產(chǎn)生腋生分生組織，每一個分生組織被一個葉分生組織包圍，形成所謂的雙脊（DRs；圖1A）。DR形成是穗發(fā)育早期第一個可見的生殖結(jié)構(gòu)。上部小穗脊（SR）指定小穗原基，而下部葉脊（LR）在進(jìn)一步的穗分化過程中受到抑制并消失。在大麥中，腋生SR指定產(chǎn)生三個小穗分生組織（SMs）的三小穗分生組織（TSM；圖1A）——一個中央分生組織（CS）和兩個側(cè)小穗分生組織（LS），每個分生組織分化為一個小花分生組織（FM），最終產(chǎn)生花器官（即外稃、內(nèi)稃、小葉、雄蕊和雌蕊）。然而，這些相鄰花結(jié)構(gòu)CS和LS的發(fā)育命運在典型大麥類型中似乎是不同的，此外，促進(jìn)SR的發(fā)育和LR消除的潛在遺傳因素和轉(zhuǎn)錄調(diào)控尚未完全了解。

 

為了識別在穗中與分生組織命運和器官分化相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子和分子機(jī)制，作者使用MMI CellCut激光顯微切割技術(shù)分離了DR階段的IM、LR和SR，以及IM、CS、LS從 (TM) 到 (AP) 五個階段的分生組織 (圖1,A和B)。此外，還分離了白色花藥 (white anther, WA) 的IM，并選擇各發(fā)育階段的原形成層組織(R1, provascular tissues) 和完整的穗部切片(R2) 作為參考樣本（圖1A）。同時營養(yǎng)組織的分生組織、莖尖分生組織 (shoot apical meristem, SAM)、根尖分生組織 (root apicalmeristem, RAM) 和初生葉增生的葉片 (leaf blade, LB) 作為對照。

 

通過對所獲取的組織進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序分析，作者發(fā)現(xiàn)了在IM, CS, LS 組織特異性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，并通過原位雜交實驗證明了這些轉(zhuǎn)錄因子的組織組織特異性。作者同時也發(fā)現(xiàn)了多個調(diào)控LS發(fā)育的基因，并通過對這些基因相關(guān)的突變體LS進(jìn)行了表型分析，驗證了這些基因的在LS發(fā)育過程中的作用。該研究獲得了大麥花分生發(fā)育過程中不同組織的高分辨率的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，鑒定了在IM, CS, LS 組織特異性表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子。研究結(jié)果為單子葉植物花發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控提供了新的資源。

關(guān)于MMI CellCut
MMI是來自德國的一家專門從事單細(xì)胞獲取及操作的儀器研發(fā)和供應(yīng)商，其主要產(chǎn)品CellCut激光顯微切割利用精準(zhǔn)聚焦的紫外激光，可以從組織中切割收集單個或單一類型細(xì)胞，切割線精細(xì)，最大程度降低對細(xì)胞的損傷，是當(dāng)今蛋白和基因組學(xué)研究中的上游樣品處理利器，獲得均一的細(xì)胞群以進(jìn)行更多維度的下游分析，獨特的MMI CapLift技術(shù)提供了溫和、無污染和高效的樣品收集方式，在切割前后的任何步驟可進(jìn)行全面的鏡檢質(zhì)控。MMI CellCut標(biāo)準(zhǔn)工作流程可與大多數(shù)下游分析完全兼容，來實現(xiàn)高度可靠的分析和診斷。

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