作者:李伟等 来源:《新植物学家》 发布时间:2022/2/19 12:25:30
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杨树次生木质部发育的转录调控新机制获揭示

 

近日,东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室李伟研究组在《新植物学家》(New Phytologist)上在线发表研究论文。该研究发现了调控杨树次生木质部发育的“PtrMYB074-PtrWRKY19-PtrbHLH186”分子模块,揭示了木材形成过程中转录因子(TF)TF-DNA和TF-TF相互作用的转录调控新机制,拓展了人们对木材形成的分子调控机制的科学认知,为利用分子育种技术进行林木材性遗传改良提供了新线索。

木材是世界上最丰富的可再生资源之一,是天然环保和低能耗材料。木材的形成是一个复杂的发育过程,是树木维管形成层细胞分裂分化产生的次生木质部不断沉积、累加的结果。木材形成由转录调节网络控制,涉及TF-DNA互作和TF-TF互作共同决定的稳态调控。目前,TF-TF互作在木材形成中的作用仍处于早期鉴定阶段,其潜在的调控机制仍有待探索。

本研究筛选得到54对PtrMYB074相互作用体。其中,PtrWRKY19为最高表达的木质部特异性因子。PtrMYB074和PtrWRKY19的ChIP-seq分析显示,PtrbHLH186是这两种互作蛋白的共同靶点中在木质部高丰度表达的转录因子。通过瞬时和CRISPR/Cas9介导的Populus trichocarpa转基因并结合染色质免疫沉淀和电泳迁移实验证实,PtrMYB074被PtrWRKY19招募到PtrbHLH186启动子上以此增强该基因表达水平。在杨树中过量表达PtrbHLH186基因,导致植株导管细胞的孔径减小而数量增多,总木质素及G型木质素单体含量增加,并且耐旱性显著增强。

研究结果表明,“PtrMYB074-PtrWRKY19-PtrbHLH186”分子模块通过TF-TF互作和TF-DNA互作协同调控杨树次生木质部发育,改变导管细胞的结构和数量以及木材组分,使杨树次生生长适应干旱环境。

该研究得到国家重点研发计划和黑龙江省头雁行动计划等项目资助。(来源:中国科学报 张晴丹)

相关论文信息:https://doi.org/10.1111/nph.18028

 
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