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東北林業(yè)大學在木材形成轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究方面取得進展
近日，東北林業(yè)大學林木遺傳育種國家重點實驗室李偉研究組和姜立泉研究組合作，在植物學期刊Plant Physiology上在線發(fā)表題為“MYB transcription factor 161 mediates feedback regulation of Secondary wall-associated NAC-Domain 1 family genes for wood formation”的研究論文。李偉教授和姜立泉教授為通訊作者，林木遺傳育種國家重點實驗室在讀博士研究生王志鳳為di一作者。此項研究同時被選為Plant Physiology雜志11月的封面論文。
該研究揭示了PtrMYB161轉(zhuǎn)錄因子通過反饋調(diào)節(jié)木材形成調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進而影響楊樹木質(zhì)部纖維細胞發(fā)育、次生細胞壁加厚及木材化學組分合成，為利用分子育種技術(shù)進行林木材性改良提供了新線索。
木材形成是一個復(fù)雜的發(fā)育過程，受到不同水平的分子網(wǎng)絡(luò)調(diào)控。在本團隊的前期研究結(jié)果中，揭示了木材形成中關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子PtrSND1-B1介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（Lin et al 2013, Plant Cell），并在此基礎(chǔ)上進一步構(gòu)建PtrSND1-B1介導(dǎo)的木材形成多層級基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)木材形成過程存在轉(zhuǎn)錄因子-DNA互作和蛋白-蛋白互作共同決定的穩(wěn)態(tài)調(diào)控機制，其中PtrMYB161位于該網(wǎng)絡(luò)的第三層，直接結(jié)合并激活5個木材組分合成酶基因的表達（Chen et al 2019, Plant Cell）。
新研究發(fā)現(xiàn)，PtrMYB161基因在楊樹木質(zhì)部纖維細胞中高豐度表達，過表達該基因?qū)е履举|(zhì)部纖維細胞數(shù)量減少且次生壁變薄，而導(dǎo)管細胞數(shù)量增加且次生細胞壁厚度沒有明顯變化。過表達PtrMYB161基因同時嚴重影響轉(zhuǎn)基因植株的木材成分，使纖維素主要成分葡萄糖和半纖維素主要成分木糖含量各降低~50%，S（Syringyl）型木質(zhì)素降低~57%，而G（Guaiacyl）型木質(zhì)素增加~115%。進一步研究發(fā)現(xiàn)，PtrMYB161通過直接結(jié)合并反饋調(diào)節(jié)木材形成多層級調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中位于di一層PtrSND1s家族成員和第二層PtrMYB021的表達，進而對整個木材形成網(wǎng)絡(luò)進行抑制。綜合分析以上結(jié)果表明，在木材形成多層級基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中，PtrMYB161發(fā)揮轉(zhuǎn)錄激活或抑制作用協(xié)同調(diào)控楊樹木材形成。