Plant cells possess the remarkable ability to adapt to environmental changes. It is manifested by formation of embryos directly from the cells of plant body, bypassing the fertilization stage. These embryo structures develop into complete plants. The process itself, to distinguish the path of formation and emphasize consistency with zygotic embryogenesis, is referred to as somatic embryogenesis (SE). Although more than 60 years have passed since the first publication on the phenomenon has been written, the mechanism of reprogramming of a somatic cell into an embryogenic one is still not fully understood. This is a critical step in SE that can be induced by exo- and endogenous factors and stress treatments. The exposition of plant material to these factors affects the reorganization of the chromatin structure and gene expression, which can consequently trigger the program of embryogenesis. The paper reviews current knowledge on how the identity of totipotent cells is determined and the which stimuli are required to reprogram somatic cell development. Knowledge of key molecular regulators and the network of relationships that control the SE induction is summarized. Issues that are important for enhancing the understanding of the mechanisms underlying totipotency are also defined. Finally, the practical potential of SE is demonstrated, and examples of its use are provided.
Komórki roślinne mają niezwykłą zdolność adaptacji do zmian środowiskowych. Jej przejawem jest tworzenie zarodków wprost z komórek ciała rośliny z pominięciem etapu zapłodnienia. Powstałe tą drogą strukturyrozwijają się w kompletne rośliny, a samproces, dla odróżnienia drogi powstawania i podkreślenia spójności z embriogenezą zygotyczną, jest określany mianem embriogenezy somatycznej (SE). Mimo, iż w2018 roku minęło 60 lat od opisania tego zjawiska po raz pierwszy, to mechanizm przeprogramowania komórki somatycznej w embriogeniczną nadal nie jest w pełni poznany. Jest to krytyczny etap wSE, który może być indukowany przez egzo- i endogenne czynniki oraz stresowe traktowanie. Działanie tych czynników na materiał roślinny wpływa na reorganizację struktury chromatyny, a tym samym na ekspresję genów, co w konsekwencji może uruchamiać program embriogenezy. W niniejszej pracy dokonano przeglądu aktualnej wiedzy na temat tego, jak określana jest tożsamość komórek totipotencjalnych oraz bodźców wymaganych do przeprogramowania rozwoju komórek somatycznych. Podsumowano wiedzę na temat kluczowych molekularnych regulatorów i związanej z nimi sieci powiązań, które kontrolują indukcję SE. Zdefiniowano równieżzagadnienia, które są ważne dla podniesienia zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw totipotencji. Na zakończeniepokazano potencjał praktyczny drzemiący w tym procesie i podano przykłady jego wykorzystania.