植物干細胞再生的新機制！DNA損傷是生物體無法避免的，因為它可以由細胞內源的反應造成，也可以由外界環(huán)境中的各種脅迫造成。由于DNA儲存著生物體生存和繁衍的遺傳信息，一般認為DNA損傷破壞了基因組完整性從而影響細胞生活力，在動物多能干細胞的誘導和再生過程中起負面作用。
在動物細胞中，大量的DNA損傷通常被認為抑制動物細胞的重編程，因為DNA損傷會導致細胞周期停滯和細胞凋亡等現(xiàn)象。植物不能像動物一樣迅速地逃離不利環(huán)境，因此，我們會經(jīng)?？吹街参锂a(chǎn)生傷口后，傷口處的死細胞可以誘導其周圍分化的細胞轉化為干細胞。那么植物細胞受到損傷后，除了依賴細胞死亡，還是否有其他全新的適應脅迫環(huán)境的策略？
2020年8月17日，Nature Plants刊發(fā)了標題為“DNA damage triggers reprogramming of differentiated cells into stem cells in Physcomitrella”的文章，文章報道了早期陸生模式植物小立碗蘚中， DNA損傷誘導植物體細胞轉變成干細胞的整個過程并不依賴于死細胞，而是可誘導葉片細胞重新編程為干細胞（圖），并再生出新植株。這是一個新的發(fā)現(xiàn)，該發(fā)現(xiàn)應該是一種全新的植物應對逆境的策略。
研究發(fā)現(xiàn)，小立碗蘚的葉片細胞被DNA損傷誘導試劑浸泡6小時后，首先會導致基因組DNA鏈的斷裂，隨后受損的DNA在一天左右被修復到原先的狀態(tài)。這一修復過程依賴于DNA損傷響應因子蛋白激酶ATR，但不依賴同為DNA損傷響應因子的蛋白激酶ATM。之后，STEMIN1，一個物理損傷誘導的重編程調節(jié)因子被觸發(fā)工作。STEMIN1積累表達的葉片細胞會重編程再生出綠絲體頂端干細胞，且再生出的綠絲體干細胞可以繼續(xù)生長發(fā)育并形成新的具有莖和葉的完整植株，類似于受精卵。這個也意味著，面對大量的DNA損傷，植物細胞選擇重編程產(chǎn)生新的后代（資料引自華中農(nóng)業(yè)大學網(wǎng)站）。
DNA損傷誘導試劑引起植物葉片細胞不依賴于死細胞重編程為干細胞及其分子機制
a: DNA損傷誘導試劑引起小立碗蘚葉片細胞重編程為原絲體干細胞; b: 彗星電泳檢測DNA損傷試劑造成的小立碗蘚葉片細胞DNA損傷類型; c: PI染色顯示再生的干細胞相鄰細胞為活細胞; d: DNA損傷誘導小立碗蘚干細胞轉錄因子STEMIN1表達
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