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我校在木材形成转录调控研究上取得新进展

日期:2020-11-04  发布单位:林木遗传育种国家重点实验室 点击数:
文字 王志凤 图片
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近日,我校林木遗传育种国家重点实验室李伟研究组和姜立泉研究组合作,在国际知名植物学期刊Plant Physiology(生物学一区,TOP期刊)上,在线发表题为“MYB transcription factor 161 mediates feedback regulation ofSecondary wall-associated NAC-Domain 1family genes for wood formation”的研究论文。李伟教授和姜立泉教授为通讯作者,林木遗传育种国家重点实验室在读博士研究生王志凤为第一作者。此项研究同时被选为Plant Physiology杂志11月的封面论文。

该研究揭示了PtrMYB161转录因子通过反馈调节木材形成调控网络进而影响杨树木质部纤维细胞发育、次生细胞壁加厚及木材化学组分合成,为利用分子育种技术进行林木材性改良提供了新线索。

木材形成是一个复杂的发育过程,受到不同水平的分子网络调控。在本团队的前期研究结果中,揭示了木材形成中关键转录因子PtrSND1-B1介导的基因转录调控网络(Lin et al 2013,Plant Cell),并在此基础上进一步构建PtrSND1-B1介导的木材形成多层级基因调控网络,发现木材形成过程存在转录因子-DNA互作和蛋白-蛋白互作共同决定的稳态调控机制,其中PtrMYB161位于该网络的第三层,直接结合并激活5个木材组分合成酶基因的表达(Chen et al 2019,Plant Cell)。

最新研究发现,PtrMYB161基因在杨树木质部纤维细胞中高丰度表达,过表达该基因导致木质部纤维细胞数量减少且次生壁变薄,而导管细胞数量增加且次生细胞壁厚度没有明显变化。过表达PtrMYB161基因同时严重影响转基因植株的木材成分,使纤维素主要成分葡萄糖和半纤维素主要成分木糖含量各降低~50%,S(Syringyl)型木质素降低~57%,而G(Guaiacyl)型木质素增加~115%。进一步研究发现,PtrMYB161通过直接结合并反馈调节木材形成多层级调控网络中位于第一层PtrSND1s家族成员和第二层PtrMYB021的表达,进而对整个木材形成网络进行抑制。综合分析以上结果表明,在木材形成多层级基因调控网络中,PtrMYB161发挥转录激活或抑制作用协同调控杨树木材形成。

论文链接:https://www-plantphysiol-org.webvpn.nefu.edu.cn/content/184/3/1389

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