中科院植物生理生态研究所在Science发表突破性研究进展！

中国科学院分子植物科学卓越创新中心、植物生理生态研究所杨卫兵研究员团队，在植物干细胞调控领域取得重要进展。该团队完成的研究题为《细胞壁模式化调控植物干细胞动力学》，系统揭示了植物茎尖分生组织中细胞壁果胶甲基酯化模式的空间异质性及其通过 mRNA 区室化精确调控干细胞行为的新机制。相关成果于2025年12月4日发表于国际权威学术期刊《科学》。

研究团队首先通过免疫荧光染色观察到，在拟南芥茎尖分生组织（SAM）中，成熟的细胞壁富含高度甲基酯化的果胶，而新形成的细胞板（即分裂面）则特异性沉积去甲基酯化的果胶。这种明显的空间分布差异提示，果胶修饰可能参与细胞分裂过程的精细调控。

进一步的功能实验表明，在分裂细胞中特异性过表达果胶甲酯酶抑制剂 PMEI5，会显著抑制新细胞壁中果胶的去甲基酯化。尽管这并不影响新细胞板的组装，但却导致子细胞的不对称性增加，茎和根中的细胞排列紊乱、细胞壁倾斜。这证明果胶的去甲基酯化并非细胞分裂所必需，但对其分裂面的正确取向至关重要，并通过一种独立于早前期带的非经典途径发挥作用。

为了探究介导该过程的分子元件，研究人员锁定了在分裂细胞中特异性表达的果胶甲酯酶基因 PME5。其表达受有丝分裂特异性转录因子 MYB3R1/MYB3R4 的直接激活。有趣的是，PME5 的 mRNA 在转录后并未立即输出到细胞质，而是被特异性地滞留于细胞核内，形成了一种“储备池”。直到细胞进入有丝分裂后期，随着核膜解体，这些 mRNA 才被释放至细胞质并开始翻译，从而确保 PME5 蛋白的合成与新细胞板的形成在时空上精确同步，实现分裂面处果胶的局部去甲基酯化。

研究人员发现，PME5 mRNA 的核内滞留依赖于两个富含甘氨酸的 RNA 结合蛋白 RZ-1B 和 RZ-1C。它们直接结合 PME5 mRNA 并将其锚定在核内。在 *rz-1b rz-1c双突变体中，PME5 mRNA 发生泄漏，提前进入细胞质，导致成熟细胞壁中果胶过早去甲基酯化。随之而来的是茎尖分生组织变小、细胞分裂活性降低、干细胞关键因子 WUS 表达下调，最终导致分生组织功能受损、提前终止。此外，除了 PME5，还有另外六个 PME 基因的转录本也主要定位于细胞核。

综上，该研究描绘了一幅精细的调控蓝图：通过 MYB3R 转录因子激活和 RZ-1B/1C 介导的核滞留，PME5 mRNA 在核内蓄势待发；有丝分裂进程中核膜的解体成为释放信号，使酶蛋白的合成与细胞板组装同步，实现对分裂面处细胞壁性质的局部重编程。