植物所张翠研究组揭示以F-box蛋白为核心的植物腋芽发育调控新通路

学术 2024-11-27 08:06 广东

作物株型对产量有直接影响，由腋生分生组织激活产生的侧枝和果穗等侧生器官，在植物株型建成中发挥着关键作用。腋生分生组织是位于植物叶腋处的一种高度动态和持续活跃的干细胞组织，我们对其起始的机制知之甚少，仅有的研究集中在转录调控网络。鉴定腋生分生组织发育的调控因子并解析其在调控腋芽起始发育中的作用机理可以为株型改造提供新方向，是分子设计育种的基础。

中国科学院植物研究所张翠研究组通过构建拟南芥腋生分生组织小RNA文库、结合相关突变体的腋芽起始表型，发现miR394能够促进腋芽起始，而其靶基因LCR则会抑制腋芽起始。报告基因GFP的荧光观察和RNA原位杂交实验证明，miR394定位于腋生分生组织起始位置；分子遗传学研究表明，miR394/LCR作用于腋生分生组织起始的关键基因REV和STM，从而对腋生分生组织起始进行调控；蛋白互作实验证明LCR作为F-box蛋白，与调控侧生分生组织起始发育的转录因子TPL相互作用，并参与TPL的泛素化降解过程。这些研究结果阐明了miR394/LCR/TPL模块精确调控腋生分生组织时空发育的分子机制，填补了F-box蛋白LCR与转录调控网络之间的空缺。这条由小RNA、蛋白酶体和转录因子共同参与的新调控通路，为侧生器官发育和植物株型改良提供了更为灵活的人工设计位点。

miR394/LCR/TPL模块调控腋芽起始的作用模式

该研究成果于11月23日在线发表于国际学术期刊Nature Communications。植物所博士研究生刘丽娅为论文第一作者，张翠研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目和中国科学院战略先导专项项目的资助。

原文链接：

http://www.nature.com/articles/s41467-024-54494-6

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