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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

來源:中國科學(xué)報(bào)

日,中國科學(xué)院植物研究所研究員賀超英團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)植物學(xué)雜志》上。

茄科酸漿屬宿存花萼在受精后隨果實(shí)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(duì)分離到一個(gè)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(shí)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(shí),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(duì)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(gè)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(shí)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(gè)具多效的基因。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的片狀結(jié)構(gòu),且數(shù)目變?yōu)槎鄠€(gè)(11-14),呈螺旋狀排列,每個(gè)片狀器官基部邊緣處著生0-3個(gè)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)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)和中科院青促會(huì)等項(xiàng)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

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