植物における幹細胞のようなアプローチが特殊な細胞壁形成に光を当てる(Stem cell-like approach in plants sheds light on specialized cell wall formation)

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2024-10-31 ペンシルベニア州立大学(PennState)

植物における幹細胞のようなアプローチが特殊な細胞壁形成に光を当てる(Stem cell-like approach in plants sheds light on specialized cell wall formation)

ペンシルベニア州立大学の研究者は、植物細胞を幹細胞のように再プログラムし、特定の細胞壁構造の形成メカニズムを解明しました。この手法により、セルロースやキシランなどのポリマーがどのように配置され、細胞壁の安定性を高める帯状パターンを形成するかが明らかになりました。特に、変異体植物ではこのパターンが正しく形成されず、細胞の崩壊が観察されました。この知見は、バイオ燃料の効率的な生産方法の開発に貢献する可能性があります。

<関連情報>

高分子の構造と相互作用がシロイヌナズナの二次細胞壁バンドパターンに影響を与える The structure and interaction of polymers affects secondary cell wall banding patterns in Arabidopsis

Sarah A Pfaff, Edward R Wagner, Daniel J Cosgrove
The Plant Cell  Published::20 August 2024
DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koae233

Abstract

Xylem tracheary elements (TEs) synthesize patterned secondary cell walls (SCWs) to reinforce against the negative pressure of water transport. VASCULAR-RELATED NAC-DOMAIN 7 (VND7) induces differentiation, accompanied by cellulose, xylan, and lignin deposition into banded domains. To investigate the effect of polymer biosynthesis mutations on SCW patterning, we developed a method to induce tracheary element transdifferentiation of isolated protoplasts, by transient transformation with VND7. Our data showed that proper xylan elongation is necessary for distinct cellulose bands, cellulose–xylan interactions are essential for coincident polymer patterns, and cellulose deposition is needed to override the intracellular organization that yields unique xylan patterns. These data indicate that a properly assembled cell wall network acts as a scaffold to direct polymer deposition into distinctly banded domains. We describe the transdifferentiation of protoplasts into TEs, providing an avenue to study patterned SCW biosynthesis in a tissue-free environment and in various mutant backgrounds.

生物工学一般
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