【题目】Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction
【发表期刊】Cell
【发表时间】2025年9月3日
【IF】42.5
【发表单位】武汉大学&湖北大学&贵州师范大学领域国际
【康测科技提供技术】ChIP-seq & UMI mRNA-seq
展开剩余74%通过胁迫处理的小孢子培养进行单倍体诱导（HI）已受到半个多世纪的广泛关注，然而关于雄核发育过程中小孢子命运转变的分子机制仍知之甚少
2025年9月3日，武汉大学生命科学学院孙蒙祥老师团队、湖北大学生命科学学院罗盼老师团队在Cell（IF 42.5）上发表了题为“Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid inductio”的研究文章。该研究证明，在烟草和水稻中，小孢子特异性表达BABYBOOM（BBM）基因足以诱导小孢子细胞命运转变和体内雄核发育，从而有效绕过胁迫处理的要求。我们进一步鉴定出BBM激活的雄核发育调节因子1（BAR1）作为BBM的新型下游效应子，能够促进小孢子重编程。值得注意的是，BBM和BAR1均可替代胁迫处理的作用，实现小孢子发育重编程并触发雄核发育。这项研究揭示了一个调控雄核发育的保守调控模块，为解决长期存在的技术瓶颈提供了革命性方法，为实现多种作物的高效体内单倍体诱导奠定了坚实基础。康测科技为本研究提供ChIP-seq和UMI mRNA-seq技术服务。
对二细胞合子原胚、花药中的双核花粉以及经胁迫处理后于AT3培养基中培养5天发生对称分裂的小孢子这三个不同的发育阶段进行了转录组测序。通过UMI mRNA-seq测序发现NtBBM1/2 在小孢子向雄核发育转变的细胞命运转换过程中特异性表达，这暗示NtBBM1/2是应激诱导的雄激素生成的潜在调节因子。
为了鉴定NtBBM1下游靶标，对过表达NtBBM1-GFP的小孢子进行了ChIP-seq，共检测到197564个NtBBM1 Peak，主要富集在Promoter-TSS（转录起始位点）区域（28.59%）、基因间区（54.82%）和TSS（9.65%），与其作为转录调节因子的作用一致。ChIP-seq与NtBBM1-me和野生型小孢子的转录组联合分析鉴定出1544个基因受到NtBBM1的正向调控，3593个基因受到负向调控，表明 NtBBM1 在小孢子命运重编程过程中扮演双功能角色。鉴于转录因子在胚胎发生和细胞命运决定中的关键作用，本研究重点关注差异表达的转录因子，通过对上调最显著的转录因子进行功能验证，筛选出bHLH转录因子家族成员BAR1，该转录因子与持续对称分裂和早期胚胎样结构诱导调控有关。ChIP-seq结果显示NtBBM1与BAR1基因的启动子区域结合，且在NtBBM1-me小孢子中BAR1表达显著升高，表明BAR1是NtBBM1的直接下游靶标，调控小孢子细胞命运转变过程。
参考文献
Ce Shi, Zifu Zhao, Yicheng Zhong, et al. Reprogramming of microspore fate via BBM-BAR1 for highly efficient in vivo haploid induction[J]. Cell领域国际, 2025, 188: 1-12
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