植物的器官发育主要通过分生组织的组合活动在胚后发生。因此，分生组织和器官的命运紧密相连。禾本科植物的花序形态发生是复杂的，并且依赖于称为小穗分生组织的专门花分生组织，该花分生组织会产生所有其他花器官，并最终产生谷粒。小穗的命运决定了繁殖的成功，并有助于谷物作物的产量相关性状。

近日，来自德国莱布尼茨植物遗传和作物植物研究所T. Schnurbusch教授团队在Science Advance在线发表了题为“Transcriptional landscapes of floral meristems in barley”的研究论文，揭示了大麦花分生发育过程中的转录全景图。在这里，作者研究了温带大麦（Hordeum vulgare）中花卉分生组织的转录图谱，使用MMI CellCut激光显微切割平台捕获未成熟、发育中的花卉结构的显微组织并进行RNA测序。得益于MMI高精度的激光显微切割技术实现了无偏见、高分辨率的检测分析方法，揭示了大麦花卉命运的关键调控因子和基本的调控网络。

在全球范围内，大麦是仅次于小麦的第二大温带谷类作物，两个物种都属于禾本科和小麦族，它们的特征都是穗状花序。穗状花序是由花序分生组织（IM）的协调细胞分裂形成的，该分生组织向上产生腋生分生组织，每一个分生组织被一个叶分生组织包围，形成所谓的双脊（DRs；图1A）。DR形成是穗发育早期第一个可见的生殖结构。上部小穗脊（SR）指定小穗原基，而下部叶脊（LR）在进一步的穗分化过程中受到抑制并消失。在大麦中，腋生SR指定产生三个小穗分生组织（SMs）的三小穗分生组织（TSM；图1A）——一个中央分生组织（CS）和两个侧小穗分生组织（LS），每个分生组织分化为一个小花分生组织（FM），最终产生花器官（即外稃、内稃、小叶、雄蕊和雌蕊）。然而，这些相邻花结构CS和LS的发育命运在典型大麦类型中似乎是不同的，此外，促进SR的发育和LR消除的潜在遗传因素和转录调控尚未完全了解。

 

为了识别在穗中与分生组织命运和器官分化相关的转录因子和分子机制，作者使用MMI CellCut激光显微切割技术分离了DR阶段的IM、LR和SR，以及IM、CS、LS从 (TM) 到 (AP) 五个阶段的分生组织 (图1,A和B)。此外，还分离了白色花药 (white anther, WA) 的IM，并选择各发育阶段的原形成层组织(R1, provascular tissues) 和完整的穗部切片(R2) 作为参考样本（图1A）。同时营养组织的分生组织、茎尖分生组织 (shoot apical meristem, SAM)、根尖分生组织 (root apicalmeristem, RAM) 和初生叶增生的叶片 (leaf blade, LB) 作为对照。

 

通过对所获取的组织进行转录组测序分析，作者发现了在IM, CS, LS 组织特异性表达的转录因子，并通过原位杂交实验证明了这些转录因子的组织组织特异性。作者同时也发现了多个调控LS发育的基因，并通过对这些基因相关的突变体LS进行了表型分析，验证了这些基因的在LS发育过程中的作用。该研究获得了大麦花分生发育过程中不同组织的高分辨率的转录组数据，鉴定了在IM, CS, LS 组织特异性表达的转录因子。研究结果为单子叶植物花发育的转录调控提供了新的资源。

关于MMI CellCut
MMI是来自德国的一家专门从事单细胞获取及操作的仪器研发和供应商，其主要产品CellCut激光显微切割利用精准聚焦的紫外激光，可以从组织中切割收集单个或单一类型细胞，切割线精细，最大程度降低对细胞的损伤，是当今蛋白和基因组学研究中的上游样品处理利器，获得均一的细胞群以进行更多维度的下游分析，独特的MMI CapLift技术提供了温和、无污染和高效的样品收集方式，在切割前后的任何步骤可进行全面的镜检质控。MMI CellCut标准工作流程可与大多数下游分析完全兼容，来实现高度可靠的分析和诊断。

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