4月23日,Communications Biology 在線發(fā)表了 中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)**創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所分子遺傳國(guó)家重點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室肖晗研究組題為Domain-specific ex pression of meristematic genes is defined by the LITTLE ZIP PER protein DTM in tomato 的研究,該研究揭示了 番茄分生組織發(fā)育調(diào)控的新機(jī)制。
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番茄是重要的園藝作物和果實(shí)發(fā)育的模式植物。野生番茄果實(shí)只有普通葡萄大小(1-2厘米,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的人類馴化和育種改良后,番茄增大了數(shù)十至上百倍。由于植物地上部分的細(xì)胞來(lái)源于莖尖分生組織或其轉(zhuǎn)化而來(lái)的側(cè)生分生組織和花分生組織,果實(shí)大小與莖尖分生組織(SAM發(fā)育密不可分。研究表明,莖尖分生組織(SAM的發(fā)育依賴CLAVATA (CLV-WUSCHEL (WUS途徑來(lái)維持其干細(xì)胞活性。
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該研究報(bào)道了一個(gè)從EMS誘變?nèi)后w中鑒定到的分生組織發(fā)育異常突變體dtm-1(defective tomato meristems -1。dtm-1突變體莖扁大扭曲,葉序、花和果實(shí)的發(fā)育也受到嚴(yán)重影響。圖位克隆發(fā)現(xiàn)DTM編碼一個(gè)LITTLE ZIPPER類的微 蛋白。DTM與HD-ZIP III轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合,在翻譯后水平上調(diào)控后者的活性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),DTM在SAM的中心區(qū)(CZ表達(dá),與HD-ZIP III轉(zhuǎn)錄因子REV一起控制CLV3和WUS在SAM中的表達(dá)區(qū)域。有意思的是,雖然番茄基因組含有5個(gè)LITTLE ZIPPER和6個(gè)HD-ZIP III基因,多于擬南芥,這兩個(gè)基因家族成員間的功能冗余程度較低,dtm和rev單突變足以產(chǎn)生嚴(yán)重的SAM表型。該研究提出了DTM與REV形成負(fù)反饋環(huán)調(diào)控CLV-WUS信號(hào)途徑的作用區(qū)域,從而維持莖尖分生組織干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的分子機(jī)制。因?yàn)镃LV3和WUS是決定番茄心室數(shù)目的兩個(gè)關(guān)鍵基因,在馴化過(guò)程中受到選擇,該研究成果不僅有助于了解不同物種間在植物干細(xì)胞維持和分化調(diào)控機(jī)制上的異同,也為番茄等作物的果實(shí)性狀改良提供重要理論基礎(chǔ)。
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分子植物創(chuàng)新中心博士后徐倩為該論文的**作者,研究員肖晗為通訊作者。該研究得到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、植物分子遺傳國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)博士后科學(xué)基金的資助。
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dtm突變導(dǎo)致花和果實(shí)的發(fā)育異常
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