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青島能源所揭示出木材形成的雙重調控機制
2019-10-21   青島生物能源與過程研究所 【

  木材是多年生木本植物的主要儲能組織,不僅為人類提供多樣化的木材產品,而且是陸地上最大的碳庫,具有重要的生態意義。相對于糧食作物,木本植物特別是木材形成機制尚不清楚,這極大地限制了林木分子育種研究的進展。青島能源所周功克研究員帶領的資源植物與環境工程研究組前期系統研究了木本模式植物楊樹的一類CCCH鋅指蛋白,對其91個成員的進化趨同性做了注釋,篩選并獲得兩個可能參與木材形成的同源基因PdC3H17PdC3H18Chai et al., 2012),遺傳生化證據表明這兩個基因是木材第二層調控樞紐PdMYB3PdMYB21的靶基因,在楊樹中正調控木質部形成和次生細胞壁增厚,且在擬南芥中功能保守(Chai et al., 2014)。

  為了構建楊樹PdC3H17介導的木材調控網絡,我們創建了木材特異的酵母文庫,利用酵母雙雜交技術鑒定了PdC3H17的互作蛋白PdMYB199,大量遺傳生化證據證實這兩個基因以功能模塊的形式在木材形成中起作用。這兩個蛋白除了物理互作以外,還存在上下游調控關系,PdC3H17直接抑制PdMYB199表達。在生物學功能上,兩個基因都能調控形成層數目、木材積累,但功能相反。有意思的是,生長素能夠在形成層區域促進這個功能模塊雙重調控木材形成(圖1)。這項研究揭示了木材形成的復雜性,為林木分子育種提供了重要的理論指導。相關研究近日以題為“Dual regulation of xylem formation by an auxin-mediated PaC3H17-PaMYB199 module in Populus.”發表在New Phytologist上。

 

 1 生長素促進PaC3H17-PaMYB199雙重調控木材形成的模型

  該研究組助理研究員唐賢豐為本論文第一作者,周功克研究員柴國華副研究員為本論文共同通訊作者。該論文獲得了十三五國家重點研發計劃、轉基因專項、國家自然科學基金等項目支持。(文/圖 唐賢豐 周功克)

  參考文獻:

  [1] Xianfeng Tang, Dian Wang, Yu Liu, Mengzhu Lu, Yamei Zhuang, Zhi Xie, Congpeng Wang, Shumin Wang, Yingzhen Kong, Guohua Chai*, Gongke Zhou*. Dual regulation of xylem formation by an auxin-mediated PaC3H17-PaMYB199 module in Populus. New Phytologist, https://doi.org/10.1111/nph.16244

  [2] Guohua Chai, Guang Qi, Yingping Cao, Zengguang Wang, Li Yu, Xianfeng Tang, Yanchong Yu, Dian Wang, Yingzhen Kong and Gongke Zhou*. Poplar PdC3H17 and PdC3H18 are direct targets of PdMYB3 and PdMYB21, and positively regulate secondary wall formation in Arabidopsis and poplar. New Phytologist, 2014, 203: 520-534

  [3] Guohua Chai, Ruibo Hu, Dongyuan Zhang, Guang Qi, Ran Zuo, Yingping Cao, Peng Chen, Yingzhen Kong, Gongke Zhou*. Comprehensive analysis of CCCH Zinc finger family in poplar (Populus trichocarpa), BMC Genomics, 2012, 13: 253.

 
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