在有性繁殖的生物体中，遗传和表观遗传突变只有发生在种系中并因此传播给下一代时，才具有进化相关性。与大多数动物相比，植物被认为缺乏早期分离的种系，这意味着植物的体细胞可以为后代提供遗传信息。近期，The Plant Cell在线发表了来自奥地利维也纳科学院研究团队的名为“Two ARGONAUTE proteins loaded with transposon-derived small RNAs are associated with the reproductive cell lineage in Arabidopsis”的研究成果，发现了两个装载转座子衍生的小RNA的AGO蛋白，并标记了在整个发育过程中与有性生殖相关的细胞。在植物中，茎尖分生组织（SAM）中的干细胞产生新的器官，而转座子是自我复制的遗传元素，它在干细胞中是活跃的，并伴随其遗传给下一代；转座子的活跃会破坏细胞的基因组，因此在长期的进化过程中，植物自身形成了一套防御转座子过度繁殖的机制，来保护细胞基因组免受其危害，其中就包括AGO蛋白和小RNA调控的表观遗传机制，通过转录组测序发现，AGO5和AGO9在SAM干细胞中表现出高表达丰度。首先，利用GFP报告基因研究了AGO5和AGO9在拟南芥中各时期的空间分布，结果显示：在幼苗萌发后七天的L2层细胞中，AGO5表现出强烈的表达信号，高于AGO9（图1）。图1 萌发7天后拟南芥SAM中AGO5/9表达情况而在花的发育过程中，AGO5的表达最早出现在L1层（图2）。AGO9基因定位于细胞核，最早表达出现在花诱导之后，在拟南芥开始开花时，AGO9信号从花序的分生组织转移到花分生组织中，在心皮和雄蕊之间。图2 拟南芥花相关细胞中AGO5/9的表达情况
以上结果表明，AGO5/9的表达持续存在于生殖细胞中（图3），并且两者具有部分冗余的功能。图3 AGO5/9在生殖细胞中的荧光定位接着，作者对AGO蛋白上装载的sRNA进行了分析。首先对2个发育时期的SAM区干细胞的L2层的sRNA进行了分离和测序（图4）。结果发现，AGO5装载的sRNA由21,22和24nt的RNA组成，并且具有5’端的偏倚；AGO9装载的sRNA 主要有24nt长度的RNA组成，这表明了AGO5和AGO9在SAM发育过程中存在多样化（图5）。图4 AGO5/9免疫共沉淀图5 AGO5/9装载的小RNA的种类及分布随后，通过将AGO蛋白携带的sRNA与总sRNA进行比较，发现两种AGOs蛋白都主要装载了来自转座子的sRNAs（图6）图 6 sRNA的种类数量
最后，作者研究了AGO5/9的活性对于维持强甲基化的着丝粒间TEs异染色状态是否重要。在拟南芥雄性细胞分化过程中，SAM区的甲基化是高度动态的，如CHG甲基化增加，CHH甲基化减少，这表明转座子被CMT2甲基化。同时，发现了AGO5和AGO9相关的sRNA与CMT2甲基化的TEs序列高度相关（图7），这表明了，CMT2甲基化在AGO蛋白维持植物干细胞基因组的稳定做出了贡献。图7 转座子数量以及甲基化途径富集该研究深入了解了AGO5/9蛋白在整个植物发育过程中的作用，特别是在保护分生组织细胞中基因组免受转座子破坏的作用，同时也提供了分生组织中存在一组特殊生殖细胞的直接证据。文章链接：
