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研究發(fā)現(xiàn)番茄表皮毛形成及胚胎致死調(diào)控機(jī)制

日期:2011-07-25 08:22:10

近日,來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院的研究人員在美國《國家科學(xué)院院刊》(PNAS)上發(fā)表了題為“A regulatory gene induces trichome formation and embryo lethality in tomato”(番茄表皮毛形成及胚胎致死的調(diào)控機(jī)制)的論文。
 
論文的第一作者為華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院的碩博連讀生楊長憲,通訊作者為該院葉志彪教授。葉志彪教授現(xiàn)任職作物遺傳改良國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國家農(nóng)作物分子育種中心固定研究人員,國家植物基因中心(武漢)研究人員,享受國務(wù)院政府特殊津貼,國家“863”計劃“十五周年”先進(jìn)個人。先后主持國家自然科學(xué)基金、國家863計劃、國家發(fā)改委、“948”等科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。先后獲得部省級科技進(jìn)步獎勵4項(xiàng),授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng),申請專利5項(xiàng),審定品種3項(xiàng)。發(fā)表論文和專著80余篇,其中SCI收錄論文15篇。
 
陸地植物表皮毛起始于植物表皮細(xì)胞,它們有單細(xì)胞和多細(xì)胞兩種類型。表皮毛作為研究植物細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控的模式系統(tǒng),越來越受到人們的重視。擬南芥表皮毛作為典型的單細(xì)胞結(jié)構(gòu),其調(diào)控機(jī)制已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究,即通過MYB-bHLH-WD40 蛋白復(fù)合體調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá),從而控制表皮毛的分化發(fā)育。棉花纖維與擬南芥表皮毛發(fā)生機(jī)制相似。然而科學(xué)家們對于番茄、矮牽牛、煙草等體表的多細(xì)胞表皮毛起始分化的調(diào)控機(jī)制還不是很清楚。
 
在這篇文章中,研究人員通過圖位克隆的方法分離并鑒定了番茄多細(xì)胞表皮毛形成的關(guān)鍵基因—Woolly (Wo),并深入研究了該基因參與番茄表皮毛形成的調(diào)控途徑,即Wo通過蛋白互作的方式促進(jìn)細(xì)胞周期相關(guān)基因—SlCycB2 的表達(dá),從而促使細(xì)胞從G2期向M期的轉(zhuǎn)換,最終促進(jìn)表皮毛的形成。同時,由于Wo基因純合后會導(dǎo)致番茄胚胎的敗育,因此該基因的分離對于揭示番茄胚胎發(fā)育的機(jī)理也具有重要意義。
 
新研究結(jié)果表明番茄表皮毛形成的調(diào)控模式不同于擬南芥表皮毛,是一種新的調(diào)控機(jī)制。該機(jī)制的發(fā)現(xiàn)對于揭示植物細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控的多樣性具有十分重要的價值。
 
另外,番茄表皮毛在抵抗蚜蟲及其傳播的黃瓜花葉病毒、煙草花葉病毒、黃化曲葉病毒等方面發(fā)揮重要作用。目前我國已培育出多個多毛番茄品種應(yīng)用于生產(chǎn),但因多毛的發(fā)生與胚胎純合子致死相關(guān)聯(lián),所培育出來的番茄一代雜交品種總是為“多毛”和“無毛”兩類植株的混合群體,種植需剔除“無毛”的植株。該研究對破解“多毛”與“純合子致死”難題奠定了基礎(chǔ)。
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