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上海交大团队研究青蒿分泌型腺毛发育机制再获重要进展

日期:2018-02-02  访问次数:1124


2018年1月29日,植物科学领域权威杂志《新植物学家》(New Phytologist)在线报道了上海交通大学农业与生物学院唐克轩教授研究团队题为“A novel HD-ZIP IV/MIXTA complex promotes glandular trichome initiation and cuticle development inArtemisia annua”的研究论文,在以青蒿为代表的分泌型腺毛发育机制研究领域再次取得重要进展。

因许多重要植物次生代谢产物包括青蒿素等主要在分泌型腺毛中生产和积累,分泌型腺毛又被称为“植物工厂”,而分泌型腺毛中的次生代谢产物前体的生产和产物的生产及积累被细胞区格化,因而具有高效而强大的生产能力,故而分泌型腺毛起始发育的研究也是合成生物学和植物发育研究的重要内容。虽然以拟南芥为代表的非分泌型腺毛发育机制已经研究得比较透彻,但先前的研究表明分泌型腺毛发育机制和非分泌型腺毛发育机制有很大不同,调控机理仍然不明确。

唐克轩教授研究团队长期以青蒿为模式研究植物分泌型腺毛发育机制,先后报道了HOMEODOMAIN PROTEIN 1(AaHD1,New Phytologist213: 1145-1155,2017) 和AaMIXTA1(New Phytologistdoi: 10.1111/nph.14789,2017)两个青蒿腺毛发育的正向调控因子,并初步揭示其与植物激素茉莉酸的关系。近来,又以寻找AaHD1的调控因子作为切入点,通过酵母单杂交以及Dual-LUC等方法找到一个正向调控AaHD1基因表达的HD-ZIP IV转录因子AaHD8。转基因研究发现AaHD8正调控青蒿腺毛发育与蜡质合成,这与AaMIXTA1的表型类似,进一步生理生化分析发现AaHD8与AaMIXTA1能够相互作用形成复合体,通过结合AaHD1以及多个蜡质角质合成酶基因启动子上的L1-box,协同调控这些基因的表达,从而促进蜡质合成和腺毛的起始发育。

该研究以青蒿作为模式植物进一步揭示了分泌型腺毛发育的调控网络,揭示了植物叶片蜡质合成和腺毛发育的解离机制,为完善分泌型腺毛发育的复杂调控网络打下了基础。该研究得到国家转基因生物新品种培育重大专项和科技部国家863计划重点项目等资助。上海交通大学农业与生物学院唐克轩教授是本论文的通讯作者,论文第一作者为上海交通大学博士研究生颜廷祥和助理研究员黎凌。

1、HOMEODOMAIN PROTEIN 1 is required for jasmonate-mediated glandular trichome initiation inArtemisia annua;2、The roles of AaMIXTA1 in regulating the initiation of glandular trichomes and cuticle biosynthesis inArtemisia annua.

论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.15005/full