植物分枝的多少是植物在形态上适应环境的重要方式,直接影响粮食产量。那么,植物分枝是如何形成的?其调控机制又是怎样的?北京大学秦跟基课题组发现了一个关键调控基因,相关成果发表于《植物细胞》。
研究发现,名为“腋芽分生组织调控因子”(RAX)的MYB类转录因子对干细胞形成至关重要。通过正向遗传学方法,科学家鉴定出一个促进分枝增多的基因,命名为“过多分枝”(EXB1)。在突变体中,EXB1基因表达量升高,导致植物长出大量分枝,甚至在一些叶腋处长出多个初级和高级分枝,子叶叶腋也能形成分枝。这表明EXB1基因能促进腋芽干细胞的形成,甚至在正常情况下无法形成腋芽干细胞的部位也能诱导其形成。
进一步研究表明,EXB1基因编码一个植物特有的转录因子。EXB1通过直接结合RAX基因的启动子区来调控其表达,从而促进分枝。体内和体外实验均证实了这一直接结合机制。此外,植物激素生长素也在EXB1促进分枝的过程中发挥重要作用。这一发现为理解植物形态建成的分子机制提供了新视角,并为作物遗传改良以优化株型、提高产量奠定了理论基础。