【科研】康春穎教授團(tuán)隊(duì)揭示GRAS轉(zhuǎn)錄因子促進(jìn)草莓匍匐莖形成的調(diào)控機(jī)制
2021-06-09 來(lái)源：華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 閱讀量：197
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位于葉柄基部的腋芽發(fā)育是影響植物結(jié)構(gòu)的主要因素。匍匐莖是從腋芽發(fā)育而來(lái)的伸長(zhǎng)枝，通常用于草莓的無(wú)性繁殖，因此匍匐莖對(duì)草莓生產(chǎn)具有重要意義。然而，目前對(duì)匍匐莖形成的分子機(jī)理和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)尚不清楚。近日，Plant Physiology在線(xiàn)發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院康春穎教授課題組題為“GRAS transcription factor LOSS OF AXILLARY MERISTEMS is essential for stamen and runner formation in wild strawberry”的研究論文，馮佳博士和程來(lái)超為共同第一作者。該研究發(fā)現(xiàn)草莓中的GRAS轉(zhuǎn)錄因子LAM是雄蕊和匍匐莖形成的必需基因，能夠促進(jìn)腋芽的起始，并與赤霉素（GA）信號(hào)順次調(diào)控匍匐莖的形成。該研究組前期在二倍體森林草莓的EMS突變體庫(kù)中獲得一株雄蕊缺失突變體，將其命名為loss of axillary meristems（lam）。進(jìn)一步表型分析發(fā)現(xiàn)，lam突變體分枝和匍匐莖數(shù)量較野生型對(duì)照顯著減少。經(jīng)鑒定，該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是由于突變體葉腋處腋芽數(shù)量的減少所致。表明LAM對(duì)于雄蕊和腋芽的起始是必需的。
圖1. lam突變體的表型鑒定
通過(guò)精細(xì)基因定位發(fā)現(xiàn)lam的致突變基因?yàn)镕vH4_3g41310，與番茄Ls、擬南芥LAS以及水稻MOC1同源，并同屬于GRAS轉(zhuǎn)錄因子家族。LAM過(guò)表達(dá)能夠使lam突變體的分枝數(shù)量恢復(fù)正常。利用CRISPR/Cas9系統(tǒng)獲得了lamCR突變植株，表型分析顯示，該植株中匍匐莖數(shù)量相應(yīng)減少且雄蕊發(fā)育缺陷，進(jìn)一步證實(shí)LAM可促進(jìn)雄蕊和匍匐莖的形成。據(jù)報(bào)道，GA可促進(jìn)草莓匍匐莖的形成。本研究利用GA處理發(fā)現(xiàn)，GA可促使原本不產(chǎn)生匍匐莖的植株產(chǎn)生大量的匍匐莖，表明GA是影響草莓匍匐莖形成的主要激素。而GA處理并不能恢復(fù)lam的匍匐莖產(chǎn)生表型，表明GA對(duì)匍匐莖形成的促進(jìn)作用依賴(lài)于LAM。另研究表明，srl突變體可形成大量的匍匐莖，其致突變基因?yàn)镚A信號(hào)途徑中的DELLA基因FveRGA1。為分析該基因與LAM的調(diào)控關(guān)系，經(jīng)雜交獲得了srllam雙突，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙突不能形成匍匐莖，表明lam突變體在調(diào)控匍匐莖形成方面上位于srl（圖2）。綜上表明，LAM是影響草莓花形態(tài)和芽結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵調(diào)控因子。在調(diào)控匍匐莖形成過(guò)程中，LAM首先負(fù)責(zé)腋芽的起始，隨后在GA作用下促進(jìn)腋芽的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，從而形成匍匐莖（圖3）。圖3. LAM調(diào)控雄蕊和匍匐莖形成的功能模型原文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab184/6247768
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