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Plant Cell:北京大学揭示植物叶发育调控新机制

近日,来自北京大学和国家植物基因研究中心的研究人员在拟南芥中发现了一种新的转录遏制子TIE1,并证实TIE1通过将TCP转录因子与TOPLESS/TOPLESS-RELATED辅阻遏物连接,调控了叶的发育。相关论文发表在植物学权威期刊《The Plant Cell》上。

领导这一研究的是北京大学生命科学学院的秦跟基副教授。其近十年来主要以模式植物拟南芥为材料,研究植物叶片及其他器官发育的分子机理。在国内外重要学术刊物如《The Plant Cell》、《PNAS》等上发表研究论文多篇,2009年入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”。

叶是植物进行光合作用的主要器官,对植物生命活动至关重要。在漫长的进化过程中,为了适应自然环境,植物叶发展成形态各异的形状。不同物种叶的大小、颜色和形状差别巨大,即使在同一植物中,叶发育的不同阶段形状也可能完全不同。在叶发育过程中,决定这些差异的因素及其调控机制长期以来一直是植物科学研究的热点。

在植物的营养生长阶段,叶原基从地上部分顶端分生组织的周边区形成,经过一系列细胞分裂和分化程序,最终发育成叶。叶的大小和形状主要由叶片中协调的细胞分裂与分化决定。TCP家族转录因子是植物特有的转录因子家族,主要分布在分生组织中,与细胞分化和生长密切相关,是叶发育的关键调控因子。然而,此前对叶发育过程中TCP活性的控制机制尚不清楚。

在这篇文章中,研究人员发现了一个新的转录阻遏子TIE1,并证实它是叶发育过程中TCP的主要调控因子。TIE1过表达可导致叶偏下性生长及锯齿状叶,而破坏TIE1则可导致叶偏上性生长。TIE1表达于嫩叶中,编码一种包含C-末端EAR模体的转录阻遏子,介导了TOPLESS (TPL)/TOPLESS-RELATED (TPR)辅阻遏物相互作用。此外,TIE1还与CIN-like TCPs存在直接互作。

由此,研究人员提出TIE1通过在叶发育早期阶段招募TPL/TPR辅阻遏因子形成三元复合体,抑制TCPs活性,从而调控叶的大小与形状。这一发现为理解植物器官发育的分子机制提供了重要见解。

(生物通:何嫱)

(责任编辑:泉水)