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研究員揭示了B類MADS-box基因調(diào)控心皮發(fā)育的新功能及其機(jī)制

2021-07-02 14:44:42 來源：中國科學(xué)報

近日，中國科學(xué)院植物研究所研究員賀超英團(tuán)隊揭示了B類MADS-box基因調(diào)控心皮發(fā)育的新功能及其機(jī)制。相關(guān)研究成果于6月28日發(fā)表在國際期刊《實驗植物學(xué)雜志》上。

茄科酸漿屬宿存花萼在受精后隨果實發(fā)育迅速膨大而包裹漿果，形成“中國燈籠”這一創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。此前，賀超英團(tuán)隊分離到一個毛酸漿“雙層燈籠”突變體doll1，該突變體花瓣萼片化（具雙層花萼）和雄蕊心皮化，這是典型的B功能基因突變結(jié)果，研究證實doll1的確是由B類MADS-box基因PFGLO1（DOLL1）缺失所致，給doll1授野生型花粉后也很難結(jié)實，這表明心皮功能受到顯著影響，但B類MADS-box基因如何調(diào)控心皮發(fā)育功能及其調(diào)控機(jī)制尚不明確。

研究人員在對DOLL1影響心皮發(fā)育的機(jī)制進(jìn)行解析后發(fā)現(xiàn)，DOLL1在多個層面上影響心皮的發(fā)育與功能，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、花粉管導(dǎo)向功能、胚珠數(shù)目和胚囊發(fā)育等過程；研究進(jìn)一步闡明DOLL1異位表達(dá)到心皮，招募心皮特異表達(dá)的YABBY轉(zhuǎn)錄因子基因PFCRC為下游基因是DOLL1實現(xiàn)其在心皮發(fā)育調(diào)控這一新功能的重要途徑。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，PFCRC也是一個具多效性的基因。特別地，通過CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)獲得的毛酸漿PFCRC基因編輯突變體pfcrc，特異地改變了心皮的發(fā)育，即原本由2心皮愈合的子房變成了完全開放的具背腹性的片狀結(jié)構(gòu)，且數(shù)目變?yōu)槎鄠€（11-14），呈螺旋狀排列，每個片狀器官基部邊緣處著生0-3個裸露胚珠。

上述研究結(jié)果為理解B類MADS-box基因和PFCRC類基因在花發(fā)育中的功能進(jìn)化提供了新證據(jù)，有助于理解基因多效性的形成，并為理解心皮的起源與發(fā)育提供了新思路。

中科院植物所副研究員公丕昌、已畢業(yè)碩士研究生宋春靜和在讀碩士研究生劉洪巖為論文共同第一作者，賀超英為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和中科院青促會等項目的資助。

標(biāo)簽：基因調(diào)控心皮發(fā)育新功能機(jī)制花發(fā)育