研究员揭示了B类MADS-box基因调控心皮发育的新功能及其机制

来源:中国科学报

日,中国科学院植物研究所研究员贺超英团队揭示了B类MADS-box基因调控心皮发育的新功能及其机制。相关研究成果于6月28日发表在国际期刊《实验植物学杂志》上。

茄科酸浆属宿存花萼在受精后随果实发育迅速膨大而包裹浆果,形成“中国灯笼”这一创新结构。此前,贺超英团队分离到一个毛酸浆“双层灯笼”突变体doll1,该突变体花瓣萼片化(具双层花萼)和雄蕊心皮化,这是典型的B功能基因突变结果,研究证实doll1的确是由B类MADS-box基因PFGLO1(DOLL1)缺失所致,给doll1授野生型花粉后也很难结实,这表明心皮功能受到显著影响,但B类MADS-box基因如何调控心皮发育功能及其调控机制尚不明确。

研究人员在对DOLL1影响心皮发育的机制进行解析后发现,DOLL1在多个层面上影响心皮的发育与功能,包括形态结构、花粉管导向功能、胚珠数目和胚囊发育等过程;研究进一步阐明DOLL1异位表达到心皮,招募心皮特异表达的YABBY转录因子基因PFCRC为下游基因是DOLL1实现其在心皮发育调控这一新功能的重要途径。

研究人员还发现,PFCRC也是一个具多效的基因。特别地,通过CRISPR-Cas9基因编辑技术获得的毛酸浆PFCRC基因编辑突变体pfcrc,特异地改变了心皮的发育,即原本由2心皮愈合的子房变成了完全开放的具背腹的片状结构,且数目变为多个(11-14),呈螺旋状排列,每个片状器官基部边缘处着生0-3个裸露胚珠。

上述研究结果为理解B类MADS-box基因和PFCRC类基因在花发育中的功能进化提供了新证据,有助于理解基因多效的形成,并为理解心皮的起源与发育提供了新思路。

中科院植物所副研究员公丕昌、已毕业硕士研究生宋春静和在读硕士研究生刘洪岩为论文共同第一作者,贺超英为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金,中科院战略先导科技专项和中科院青促会等项目的资助。

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