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前沿 | 柳李旺教授团队在萝卜肉质根形成机制解析研究中取得新进展
  • 日期:2022年11月01日 08:27
  • 编辑:张红霞
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萝卜(Raphanus sativus L.)是一种重要的十字花科根菜类蔬菜作物,其肉质根由维管形成层不断分裂分化而来。维管形成层活性直接关系到萝卜肉质根形成膨大,影响其产量和商品价值。植物激素和信号肽在细胞间通讯、植物生长发育和环境响应中发挥着重要作用。CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION-related(CLE)多肽分子广泛参与植物生长发育,但CLE肽在萝卜肉质根形成中的作用机制仍不明确。2022年10月14日,国际植物科学领域知名期刊Journal of Experimental Botany在线发表了法甲买球平台萝卜遗传育种团队题为“RsCLE22a Regulates the Taproot Growth through Auxin Signaling-related Pathway in Radish (Raphanus sativusL.)” 的研究论文,初步揭示了形成层特异性CLE22短肽通过调节维管形成层区域生长素的积累,并与RsWOX4基因形成负反馈调节环,精确调控萝卜肉质根维管形成层活性,进而参与肉质根形态建成过程的分子机制。

该研究在萝卜基因组中鉴定出48个RsCLE基因,RNA原位杂交与RT-qPCR分析发现RsCLE22a在肉质根维管形成层区域高表达;过表达RsCLE22a基因抑制了拟南芥根尖干细胞活性,体外RsCLE22合成短肽处理不仅显著抑制萝卜下胚轴和根的伸长,并且抑制维管形成层分裂。然而,PCNA(增殖细胞核抗原)免疫定位分析发现,RsCLE22a沉默植株中维管形成层细胞分裂活性显著增加;转录组分析表明,分生组织发育和激素信号转导相关基因在RsCLE22短肽处理下差异表达;利用拟南芥DR5::GUS报告株系与生长素免疫定位分析发现,RsCLE22短肽处理导致萝卜肉质根维管形成层区域生长素过量积累;进一步利用Y1H与DLA分析发现,维管形成层核心调控因子RsWOX4基因直接结合RsCLE22a启动子并激活其表达,而RsCLE22短肽处理抑制了RsWOX4基因表达。综上所述,RsCLE22a-RsWOX4构成负反馈调节环,通过生长素信号限制维管形成层干细胞过度增殖,进而精确调控萝卜肉质根维管形成层活性。该研究分析了CLE信号肽介导的萝卜肉质根维管形成层活性调控的分子通路,为深入解析萝卜肉质根形成膨大与根茎类蔬菜次生发育的分子遗传机制提供了良好基础。

图RsCLE22a-RsWOX4负反馈环调控萝卜肉质根维管形成层活性的分子通路

法甲靠谱买球网址作物遗传与种质创新国家重点实验室/法甲买球平台博士生董俊辉为论文第一作者,柳李旺教授为通讯作者,萝卜遗传育种团队王燕副教授和徐良副教授也参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金(32172579)、国家重点研发计划(2018YFD1000800) 和江苏现代农业(蔬菜)产业技术体系根茎类蔬菜创新团队(JATS[2022]463)等项目的资助。

原文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/erac406