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【科研进展】郁飞教授团队在植物叶边缘发育的转录调控机制方面取得新进展

作者: 来源: 发布日期:2020-07-19 浏览次数:

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近日,国际植物科学期刊《Plant Physiology》在线发表了郁飞教授科研团队完成的题为“NGATHA-LIKEs control leaf margin development by repressing CUP-SHAPED COTYLEDON2 transcription”的研究论文,该论文首次发现NGATHA-LIKEs家族转录因子通过抑制CUP-SHAPED COTYLEDON2 (CUC2)的转录负调控叶缘锯齿的形成,揭示了植物叶边缘发育的转录调控新机制。

叶片不仅是高等植物进行光合作用的主要场所,也是植物感知温度、光照等自然环境变化的重要器官,其大小、形状等特性赋予植物适应复杂多变环境的能力。叶边缘的发育对叶片的大小和形状具有重要的决定作用,是叶片形态多样性的关键指标之一。叶边缘形态建成的调控是植物发育生物学和植物进化生物学中受到广泛关注的科学问题,已经发现植物激素、转录因子、小RNA等多种因子参与该过程,但是其分子生物学机制尚不完全明确。

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在这项研究中,研究人员发现分别过表达拟南芥B3家族NGATHA-LIKE亚家族的三个转录因子NGAL1-3能够导致杯状子叶(cup-shaped cotyledon)以及平滑边缘真叶的形成,而NGAL1-3功能缺失三突变体ngaltri则表现齿状叶边缘加剧的表型,表明NGALs蛋白参与叶边缘的发育。NGALs过表达的杯状子叶表型与经典的cuc1 cuc2双突变体的表型类似(Aida et al. Plant Cell 1997, 9:841-857),进一步通过遗传分析发现,CUC2作用于NGALs下游促进叶缘锯齿的形成。通过转录组测序比较分析,发现包括CUC家族基因在内的许多叶片发育调控基因的转录水平受到NGALs的调控,NGALs对基因转录的调控作用依赖于CUC2。最后,利用拟南芥原生质体的报告基因系统发现NGAL1能够直接结合CUC2的启动子,并抑制CUC2基因的转录。通过这些工作,提出了一个NGAL1通过转录抑制CUC2负调控叶缘锯齿形成的分子作用模型,进一步加深了对植物叶边缘发育的调控机理的认识。

郁飞团队邵景侠副教授、孟晶晶博士为该论文的共同第一作者,刘夏燕教授为该论文的通讯作者,该研究得到国家自然科学基金、中国博士后基金和新威尼斯人科研启动费和“双一流”旱区作物与逆境生物学学科群的资助。