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JIPB |青岛农业大学周功克课题组发现BR调控杨树木材发育新机制

浏览: 发表时间:2023-05-26 16:39:19



杨树是我国重要的造林树种,对保障我国木材供应起关键作用。油菜素内酯(Brassinsteroid,BR)是一种重要的植物激素,能够促进细胞伸长和分裂,在杨树的木材发育过程中也发挥重要作用。通过在杨树中的研究发现,BR水平的升高能够促进次生生长和应拉木的形成,过表达或者突变BR信号的受体BRI1也能导致杨树生长和木材发育的变化。以往对于BR合成调控的研究主要集中在转录水平上,而对BR合成的转录后调控及木材形成机制还不清楚。

JIPB 近日在线发表了青岛农业大学周功克课题组题为“Fine-tuning brassinsteroid biosynthesis via 3’UTR-dependent decay of CPD mRNA modulates wood formation in Populus” (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/jipb.13509)的研究论文。该研究发现杨树中RNA结合蛋白PdGRP1能够结合BR合成基因PdCPD1的3’ UTR区富含GU的元件并介导其降解,进而调控BR的合成来影响杨树木材的发育。

PdGRP1从转录后水平负调控BR激素合成与木材发育

PdGRP1通过结合BR激素合成基因PdCPD1的3’ UTR区抑制其表达,进而抑制BR激素合成及木质部分化


周功克课题组研究发现低浓度的BR处理杨树‘南林895’能够显著促进其生长,而提高外源BR浓度后能够抑制其生长甚至致死。在‘南林895’中过表达BR合成基因PdCPD1后导致茎中BR浓度显著升高,但过高的BR含量抑制了木质部的发育,对PdCPD1的CDS区进行RNAi后导致茎中BR含量显著降低也抑制了木质部的发育。而在对PdCPD1的3’ UTR区域进行RNAi后CPD1的表达量上调了2-3倍,BR的含量也略有升高,进而促进了木质部的发育。进一步研究发现该区域含有富含GC的调控元件,而且能够被RNA结合蛋白PdGRP1结合并介导其降解。在杨树中过量表达该UTR区段能够竞争结合PdGRP1进而减弱了PdGRP1参与的PdCPD1的mRNA的降解过程,最终提高PdCPD1的转录水平。因此该研究揭示了杨树BR合成的转录后调控机制,同时也揭示了BR合成调控在杨树木材发育中的作用机理。

周功克课题组近年来在杨树的木材发育调控中取得了一系列的进展,揭示了蛋白泛素化修饰以及生长素和BR等激素信号在杨树木材发育中的重要调控作用(Tang et al., Plant Cell, 2022 ;Tang et al., New Phytologist, 2020;Wang et al., Horticulture Research, 2022;Wang et al., Frontiers in Plant Science, 2021)。本研究进一步揭示了 BR合成的转录后调控途径在杨树木材发育过程中发挥关键作用。青年教师王殿、在读硕士生郝晓宁和徐丽为该论文的第一作者,周功克教授、柴国华教授和唐贤丰教授为通讯作者。浙江农林大学卢孟柱教授和青岛农业大学孔英珍教授以及青年教师王丛鹏也参与了该项研究工作。该研究得到了国家重点研发以及国家自然科学基金的资助。


JIPB |青岛农业大学周功克课题组发现BR调控杨树木材发育新机制
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