植物科學(xué)研究期刊Plant Cell于7月9日在線發(fā)表植生生態(tài)所植物分子遺傳國家重點實驗室陳曉亞研究組新研究成果: miR156-靶基因SPL調(diào)控擬南芥表皮毛的分布。
SPL (SQUMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN LIKE)基因編碼重要的轉(zhuǎn)錄因子。SPL家族的大部分成員是microRNA156的靶基因,它們在植物進(jìn)入生殖生長期的時相轉(zhuǎn)換過程中起關(guān)鍵的調(diào)控作用。過量表達(dá)miR156 (p35S::MIR156f)導(dǎo)致SPLs水平降低,花序軸上部和花柄器官均出現(xiàn)異位毛生長;反之SPL基因高表達(dá)導(dǎo)致莖桿上表皮毛數(shù)量下降甚光滑無毛。在擬南芥表皮毛發(fā)育過程中,GL1-GL3-TTG1蛋白復(fù)合體正調(diào)控表皮毛發(fā)育,而棉纖維發(fā)育也由類似復(fù)合體控制。另一類單MYB轉(zhuǎn)錄因子TRICHOMELESS 1 (TCL1) 和TRIPTYCHON (TRY)在蛋白水平上與GL1競爭結(jié)合GL3,從而阻斷表皮毛發(fā)育。研究表明,SPL9通過直接結(jié)合TCL1和TRY的啟動子來激活這兩個負(fù)調(diào)控因子,抑制表皮毛生長。上述結(jié)果表明,受miR156調(diào)控的SPLs基因家族是連接植物發(fā)育進(jìn)程和表皮毛發(fā)育的橋梁。棉花植物中miR156的含量很高,其對棉纖維發(fā)育的調(diào)控作用值得進(jìn)一步探討。
植物表皮毛覆蓋于植物地上組織的表面,具有多種不同的生理功能,有些還具有重要的經(jīng)濟(jì)價值,如棉纖維。表皮毛的分布受到時空調(diào)控。模式植物擬南芥在營養(yǎng)發(fā)育時期,表皮毛主要生長于蓮座葉的近軸面;而當(dāng)植物進(jìn)入生殖發(fā)育期,表皮毛的數(shù)量隨著花序軸的延伸而減少,直花器官(除花萼外)基本無毛。這一分布特征表明表皮毛發(fā)育的調(diào)控與植物發(fā)育的時相轉(zhuǎn)換有著密不可分的關(guān)系。
該項工作得到了國家科技部、國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院的經(jīng)費支持。