miR319及其靶基因PtoTCP20调控新机制

[所属分类:新闻动态] [发布时间:2020-7-7] [发布人:] [阅读次数:] [返回]

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植物次生维管组织具有营养物质运输、信号传递和机械支撑等重要功能，并且次生维管组织发育作为树木重要特征是木材形成的生物学基础。次生维管组织发育需要植物激素、转录因子和miRNAs等多种调控机制协同调控。

北京大学生命科学学院贺新强教授课题组发表了题为“MiR319a-Targeted PtoTCP20 Regulates Secondary Growth via interactions with PtoWOX4 and PtoWND6 in Populus tomentosa”的研究论文。该论文揭示了miR319a的靶基因PtoTCP20通过在蛋白水平上与PtoWOX4a相互作用、在转录水平上激活PtoWND6A/B的表达，进而调控毛白杨次生维管组织发育。

该研究首先分析了miR319a和PtoTCP20在毛白杨维管组织发育过程中的表达变化，发现miR319a在茎顶端分生组织-原形成层-形成层发育过程中表达量逐渐降低，而PtoTCP20的表达量变化则与之相反；并且利用双荧光素酶实验验证了miR319a对PtoTCP20的靶向切割作用。进一步对35S:miR319a，35S:STTM319和35S:PtoTCP20转基因杨树植株进行了解剖学观察，发现35S:miR319a植株的次生维管组织发育延迟且次生木质部分化减少；而35S:STTM319和35S:PtoTCP20植株的次生维管组织发育提前且次生木质部分化增多，说明miR319a的靶基因PtoTCP20能够调控毛白杨次生维管组织发育。

研究人员通过对维管组织发育相关因子进行酵母双杂交和酵母单杂交实验筛选，发现PtoTCP20能够与PtoWOX4a相互作用并且激活PtoWND6A/B的表达。并利用双荧光素酶实验、双分子荧光互补实验和荧光素酶互补实验验证了PtoTCP20与PtoWOX4a和PtoWND6A/B的相互作用关系，揭示了PtoTCP20通过与PtoWOX4a互做促进形成层细胞增殖，通过激活PtoWND6A/B的表达促进形成层向次生木质部细胞分化，进而促进毛白杨次生维管组织发育。该研究为揭示树木次生维管组织发育调控机制提供了实验依据，并为树木的速生和木材品质改良提供理论基础。