国重室最新研究揭示了低磷信号快速诱导杨树不定根发生的调控机制

时间:2022-05-10 来源:林木遗传育种国家重点实验室  作者:李成浩、王爱芝


近日,我校林木遗传育种国家重点实验室李成浩研究团队在国际著名杂志Plant Biotechnology Journal(中科院一区,IF=9.803)上在线发表了题为“Two high hierarchical regulators, PuMYB40 and PuWRKY75, control the low phosphorus driven adventitious root formation in Populus ussuriensis的研究论文。该研究发现了低磷信号快速诱导杨树不定根发生的新的调控机制和鉴定了2个关键调控因子PuMYB40和PuWRKY75。通过基因功能、调控网络和蛋白互作模式研究,探讨分析PuMYB40和PuWRKY75转录因子在短期低磷胁迫促进大青杨不定根发生过程中的功能,阐明由其介导的调控途径,为解析低磷信号调控杨树不定根发生和根系发育的分子调控机制这一重要科学问题的解决提供了线索与证据。

磷作为植物生长所必需的大量元素,对根系发育起重要的调节作用。研究报道低磷促进水稻气生根的发生。然而在林木中,低磷信号调控不定根发生的分子机制尚不清楚。本研究发现在正常磷培养基培养5天形成根原基的组培茎段,转到低磷液体培养基培养12 h时间点时,低磷胁迫下的大青杨开始出现新生的不定根原基,并且与正常磷条件相比,低磷胁迫下的不定根原基数量明显增多(图1)。通过大青杨低磷胁迫转录组测序,获得的差异基因利用Bottom-up GGM算法构建大青杨低磷诱导不定根发生多层层级基因调控网络,通过大青杨低磷诱导不定根发生多层层级基因调控网络筛选出在短期低磷胁迫促进大青杨不定根发生进程中起关键调控作用的PuMYB40和PuWRKY75(图2,并利用多种分子生物学手段鉴定出PuMYB40与PuWRKY75转录因子互作形成异源二聚体促进靶基因PuLRP1PuERF003的转录进而参与低磷诱导大青杨不定根发生进程的分子调控途径。

图1 大青杨低磷诱导不定根表型分析

图2 大青杨低磷诱导不定根发生多层层级基因调控网络

东北林业大学林学院已毕业博士研究生王瀚增为论文第一作者,李成浩教授为该论文的通讯作者,密歇根理工大学卫海荣教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目、中央高校基本科研业务费专项资金项目和林木遗传育种国家重点实验室创新项目等项目的资助。

论文下载网址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13833


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