近日，实验室李伟教授研究组在Plant Cell（中科院一区TOP期刊，IF5=14.198）上在线发表了题为“PtrSHR1 coordinates vascular cambium proliferation and xylem lignin biosynthesis to regulate wood formation in Populus trichocarpa”的研究论文。该研究发现杨树SHR1通过细胞间移动，结合不同的WRKY转录因子形成两条独立调控通路，同时负调控形成层增殖、正调控木质素合成，实现对木材产量与品质的协同控制，填补了维管形成层增殖与次生木质部分化协同调控机制的研究空白。
木材形成是林业产业的核心基础，其产量与品质直接关系到国家“双碳”战略下森林碳汇能力、木材安全保障及林业产业升级的核心需求。维管形成层作为木材形成的源泉和发动机，其活性调控与次生木质部分化的协同机制是制约木材精准改良的核心瓶颈。当前树木维管形成层特异调控因子的功能及网络机制仍不明确，致使木材产量提升与品质优化难以协同实现。
研究团队发现PtrSHR1通过细胞间移动，在维管形成层中激活PtrVCS2-PtrWOX4通路以负调控形成层增殖，如突变体茎粗增加18%、生物量提升15%，并在次生木质部中直接激活Ptr4CL3等木质素合成基因以调控木质素含量与S/G比值，构建了形成层增殖、木质部分化与木材品质协同调控的转录网络，阐明了PtrSHR1的双重调控机制（图1）。
图1 PtrSHR1在茎维管形成层增殖和木质部发育的双重调控作用模型
综上，该研究为木材分子设计育种提供了关键靶点，可通过基因编辑定向培育高产优质杨树新品种，解决当前产量与品质难以兼顾的行业痛点。研究成果可应用于杨树等主要造林树种，协同提升生物量与木质素结构优化，提升单位面积碳储存量、降低木材加工能耗，对保障国家木材安全、助力林业高质量发展具有重要支撑作用。
东北林业大学林学院博士生赵金凤为该论文第一作者，李伟教授和姜立泉教授为通讯作者。
论文链接：https://academic.oup.com/plcell/article-abstract/38/4/koag091/8537866