Functional Characteristics of WUSCHEL1 and WUSCHEL-Related HOMEOBOX4 in the Shoot Apical Meristem of Barley (Hordeum vulgare)

Abstract

Abstract WUSCHEL is a homeodomain transcription factor that provides a key function for the maintenance of stem cell homeostasis in the shoot apical meristem in plants. In this study, the function of the HvWUS1 and expression patterns, and localization of the HvWUS1 and HvWOX4 in Hordeum vulgare shoot apical meristem were investigated. To investigate the function of the HvWUS1 gene, a CRISPR Cas-9 based mutation in a single locus in the HvWUS1 gene CDs was introduced, the Hvwus1 mutant showed that the plant generates new shoot meristems instead of organs being initiated. To study the localization, two approaches were adopted; i) the mCherry transcriptional reporter line and ii) in situ hybridization for both HvWUS1 and HvWOX4 genes. The mCherry reporter gene was excluded owing to the unsuccessful subcloning into available vectors. For in situ hybridization a labeled cDNA was used to localize the HvWUS1 and HvWOX4 genes in the shoot apical meristem. Based on the in situ hybridization analysis, the transcription pattern of HvWUS1 was detectable in the shoot apex and spikelet meristems, and the HvWOX4 transcripts were detected in the vegetative, root primordial, and spikelet meristems. These results implied that the HvWUS1 and HvWOX4 in the shoot apical and vegetative meristems might be linked with stem cell maintenance and plant development.خلاصة WUSCHEL هو عامل نسخ نطاق منزلي يوفر وظيفة أساسية لـ الحفاظ على توازن الخلايا الجذعية في النسيج الإنشائي القمي للنباتات. في هذه الدراسة ، فإن دالة HvWUS1 وأنماط التعبير ، وتوطين HvWUS1 و HvWOX4 في Hordeum vulgare shoot تم فحص نسيج قمي. للتحقيق في وظيفة الجين HvWUS1 ، طفرة تعتمد على CRISPR Cas-9 في موضع واحد في الأقراص المضغوطة للجينات HvWUS1 كانت تم تقديمه ، أظهر متحولة Hvwus1 أن النبات يولد Meristems إطلاق نار جديدة بدلاً من الأجهزة التي بدأت. لدراسة التوطين ، تم اعتماد نهجين ؛ ط) مراسل نسخ mCherry الخط و 2) التهجين في الموقع لكل من جينات HvWUS1 و HvWOX4. مراسل مشيري تم استبعاد الجين بسبب الاستنساخ الفرعي غير الناجح في النواقل المتاحة. في الموقع التهجين تم استخدام (كدنا) المسمى لتوطين جينات HvWUS1 و HvWOX4 في التصوير القمة النامية. بناءً على تحليل التهجين في الموقع ، فإن نمط النسخ كان HvWUS1 قابلاً للاكتشاف في قمة تبادل لاطلاق النار و spikelet meristems ، و HvWOX4 نصوص تم اكتشافها في الخلايا الإنشائية الخضرية والجذرية والسنيبلية. هذه النتائج ضمنية أنه قد يتم ربط HvWUS1 و HvWOX4 في إطلاق النار الإنشائي القمي والنباتي مع الحفاظ على الخلايا الجذعية وتطوير النبات.