植物的器官發育主要通過分生組織的組合活動在胚后發生。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發生是復雜的，并且依賴于稱為小穗分生組織的專門花分生組織，該花分生組織會產生所有其他花器官，并最終產生谷粒。小穗的命運決定了繁殖的成功，并有助于谷物作物的產量相關性狀。

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

在全球范圍內，大麥是僅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）的協調細胞分裂形成的，該分生組織向上產生腋生分生組織，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形成是穗發育早期第一個可見的生殖結構。上部小穗脊（SR）指定小穗原基，而下部葉脊（LR）在進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），最終產生花器官（即外稃、內稃、小葉、雄蕊和雌蕊）。然而，這些相鄰花結構CS和LS的發育命運在典型大麥類型中似乎是不同的，此外，促進SR的發育和LR消除的潛在遺傳因素和轉錄調控尚未完全了解。

 

為了識別在穗中與分生組織命運和器官分化相關的轉錄因子和分子機制，作者使用MMI CellCut激光顯微切割技術分離了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行轉錄組測序分析，作者發現了在IM, CS, LS 組織特異性表達的轉錄因子，并通過原位雜交實驗證明了這些轉錄因子的組織組織特異性。作者同時也發現了多個調控LS發育的基因，并通過對這些基因相關的突變體LS進行了表型分析，驗證了這些基因的在LS發育過程中的作用。該研究獲得了大麥花分生發育過程中不同組織的高分辨率的轉錄組數據，鑒定了在IM, CS, LS 組織特異性表達的轉錄因子。研究結果為單子葉植物花發育的轉錄調控提供了新的資源。

關于MMI CellCut
MMI是來自德國的一家專門從事單細胞獲取及操作的儀器研發和供應商，其主要產品CellCut激光顯微切割利用精準聚焦的紫外激光，可以從組織中切割收集單個或單一類型細胞，切割線精細，最大程度降低對細胞的損傷，是當今蛋白和基因組學研究中的上游樣品處理利器，獲得均一的細胞群以進行更多維度的下游分析，獨特的MMI CapLift技術提供了溫和、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行全面的鏡檢質控。MMI CellCut標準工作流程可與大多數下游分析完全兼容，來實現高度可靠的分析和診斷。

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