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学校资源植物与环境工程创新团队解析调控纤维素合成新机制

时间:2020-12-09 来源:农学院

近日,公海贵宾一路检测中心资源植物与环境工程创新团队成员、农学院孔英珍教授及其合作者首次发现了拟南芥种皮粘液质中调控纤维素合成的转录因子HDG2,揭示了其在种皮粘液质中参与纤维素合成转录调控的分子机制。相关研究内容『HOMEODOMAIN GLABROUS2 regulates cellulose biosynthesis in seed coat mucilage by activating CELLULOSE SYNTHASE5』于11月17日在线发表在《Plant Physiology》(中科院分区:1区,期刊影响因子:7.1)上。

植物细胞壁主要是由纤维素、半纤维素及果胶质等多糖分子交织形成的复杂网络结构,在植物生长发育、形态建成、信号传导及物质运输方面发挥着重要作用,同时也是植物抵御外界病原菌侵染的第一道防线。纤维素是地球上含量最为丰富的细胞壁多糖,对于维持细胞的机械支撑强度起着至关重要的作用。目前对于纤维素的合成机制已经了解的比较清楚,但对于纤维素合成的转录调控因子仍然知之甚少。

该研究通过原位杂交、酵母单杂、HPLC单糖分析、免疫组化等一系列的生理生化实验证实HD-ZIP IV亚家族的转录因子HDG2通过结合启动子中的L1-box顺式作用元件直接激活纤维素合酶5基因 (CESA5)的表达,首次揭示了转录因子HDG2通过正向调控纤维素合酶CESA5基因表达,进而调控粘液质中纤维素合成的转录调控机制,并提出了一个调控纤维素合成的多层转录调控模型:位于第一层的转录调控因子是AP2和MBW复合体,位于第二层的转录调控因子是TTG2和GL2,HDG2则位于第三层,它直接促进纤维素合酶CESA5和功能蛋白Fei2的表达,进而参与调控纤维素的合成和组装,该研究为揭示纤维素合成的转录调控网络奠定了重要基础。

图1 hdg2突变体表现出粘液质缺陷和结晶化纤维素含量降低的表型

图2 HDG2在粘液质中的转录调控网络图

公海贵宾一路检测中心农学院为第一完成单位,公海贵宾一路检测中心农学院孔英珍教授、中科院青岛生物能源与过程研究所裴胜强博士、王易平博士、胡瑞波研究员和公海贵宾一路检测中心资源与环境学院周功克教授为该工作做了主要贡献。该研究得到国家自然科学基金、山东省一流草业学科项目和山东省泰山学者等项目的资助。

原文链接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaa007/5985557

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作者:王萌 单位审核人:张玉梅 编辑:曲天泽 唐如梦 刘华清    阅读:0
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