线粒体起源于原始真核细胞内共生的革兰氏阴性细菌，是一种存在于大多数真核细胞中的由两层膜包被的细胞器。在共生进化过程中，大多数线粒体基因丢失或被转移到细胞核中。因此，许多线粒体生物过程及功能所必需的蛋白须由核基因编码，这为细胞核控制线粒体行为奠定了基础。与之对应的由线粒体到细胞核的逆行信号，其响应各种线粒体异常并激活细胞核基因的转录以恢复正常的细胞代谢。细胞核-线粒体之间的双向信号交流在植物生长发育和逆境响应中发挥重要作用。线粒体靶向的Rf-PPR家族蛋白是调节线粒体稳态的重要细胞核响应因子，在恢复线粒体基因组缺陷导致的细胞质雄性不育过程中发挥着不可或缺的作用。然而在雌雄异株植物的基因组中亦存在大量Rf-PPR基因，其生物学功能仍然不清楚。
2024年7月，Horticulture Research在线发表了西南大学罗克明教授团队题为Restorer of Fertility Like 30 encoding a mitochondrion-localized pentatricopeptide repeat protein regulates wood formation in poplar 的研究论文。该研究阐明了靶向线粒体的Rf-PPR蛋白PtoRFL30在杨树木材形成过程中的负向调控作用，揭示了一种不同于CMS恢复的，Rf-PPR蛋白通过线粒体稳态-生长素模块参与植物生长发育调控的新机制。
此项研究中，课题组重点关注了杨树与其他被子植物RFL家族基因的进化关系，发现在杨柳科等雌雄异株植物中存在大量功能未知的Rf-PPR基因。其中，PtoRFL30被鉴定出在次生维管组织中具有较高水平的表达，且其表达模式与维管形成层发育具有相关性。通过对PtoRFL30转基因杨树植株的木材发育性状进行分析，发现过表达PtoRFL30显著抑制了维管形成层活性和次生木质部发育，相反PtoRFL30-RNAi植株的木材形成明显增强。PtoRFL30转基因植株中线粒体功能指标的变化表明了PtoRFL30对线粒体稳态维持具有重要的作用，而线粒体活性抑制剂处理对PtoRFL30-RNAi转基因植物中木材发育的延缓作用，建立起PtoRFL30所介导的线粒体功能稳态与木材形成之间的联系（图1）。
图1 PtoRFL30介导的线粒体稳态是木材形成所必需的
同时，进一步的研究揭示了PtoRFL30转基因植株维管组织内生长素积累水平的显著变化，而NAA和NPA处理分别恢复了PtoRFL30过表达和RNA干扰导致的木材发育异常。综上所述，该研究阐明了PtoRFL30介导的线粒体-生长素信号模块在木材形成中的重要作用，初步揭示了次生维管发育过程中复杂的细胞核-细胞器信号交流（图2）。
西南大学青年教师付小康和已毕业硕士杨紫薇、郭莉为本文共同第一作者，西南大学罗克明教授和许长征教授为本文共同通讯作者，西南大学兰婷副教授、博士后李泽宇、已毕业博士生胡建及已毕业硕士生陶媛勋、罗莲佳参与了相关工作。西南大学张觅研究员对本研究予以帮助。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助及西部（重庆）科学城种质创制大科学中心的支持。
Overexpression of miR390b promotes stem elongation and height growth in Populus
https://doi.org/10.1093/hr/uhac258
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Function identification of miR159a, a positive regulator during poplar resistance to drought stress
https://doi.org/10.1093/hr/uhad221
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南京农业大学英文期刊
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