近日，生物學院林金星教授團隊在Plant Physiology（一區(qū)Top，IF5year=8.972）上發(fā)表了題為PagUNE12 encoding a basic helix-loop-helix transcription factor regulates the development of secondary vascular in poplar 的研究論文，在84K楊中鑒定獲得bHLH轉錄因子PagUNE12，并證明其促進楊樹次生木質部發(fā)育和細胞壁增厚，在調控楊樹次生維管組織發(fā)育過程中發(fā)揮重要作用。
植物的次生生長發(fā)生在初生生長結束之后，是由次生分生組織，特別是維管形成層的活動不斷分化產生次生維管組織的過程，主要表現為植物根、莖的加粗。植物次生維管組織的發(fā)育受到很多遺傳和內源因子的調控，尤其是一些轉錄因子。因此，挖掘調控楊樹次生維管組織發(fā)育的關鍵基因，并解析其功能，能夠為樹木遺傳改良奠定基礎。
該論文通過免疫組化染色發(fā)現，PagUNE12在84K楊的維管組織中均有表達。在84K楊中過表達PagUNE12，利用光學顯微鏡和透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）等細胞學手段，發(fā)現過表達PagUNE12的84K楊維管形成層的出現和次生木質部的早于發(fā)育較野生型，并且具有更寬的木質部和更厚木質部細胞壁。通過傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，FTIR）、共聚焦拉曼顯微光譜（confocal Raman microscopy，CRM）和二維核磁共振（two-dimensional heteronuclear single quantum correlation，2D-NMR）等手段對總木質素含量、結構及單體側鏈連接方式進行分析和非標記原位成像，發(fā)現過表達PagUNE12的84K楊木質素含量高于野生型，并且S木質素單體的相對含量降低，G木質素單體相對含量升高，具有更低的S/G比值。
簡而言之，該論文利用TEM、FTIR、CRM、2D-NMR等技術手段，揭示了PagUNE12通過影響楊樹木質素單體聚合，促進木質素沉積，改變木質素單體側鏈連接方式，降低S/G木質素單體比值，對將來進行林木遺傳改良和培育優(yōu)質木材具有重要意義。
過表達PagUNE12促進84K楊木質部發(fā)育和次生細胞壁加厚
過表達PagUNE12促進84K楊木質素積累并影響木質素單體含量
生物學院李瑞麗教授和林金星教授為本文的共同通訊作者，已畢業(yè)博士生宋程威（現任職于河南科技大學農學院）為論文第一作者。本研究得到國家重點研發(fā)計劃項目、國家自然科學基金、北京林業(yè)大學優(yōu)秀研究生導師團隊建設項目、中央高校基本業(yè)務費項目和高校學科人才引進計劃項目資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad152
