【科研】康春穎教授團隊揭示GRAS轉錄因子促進草莓匍匐莖形成的調控機制
2021-06-09 來源：華中農業大學 閱讀量：197
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位于葉柄基部的腋芽發育是影響植物結構的主要因素。匍匐莖是從腋芽發育而來的伸長枝，通常用于草莓的無性繁殖，因此匍匐莖對草莓生產具有重要意義。然而，目前對匍匐莖形成的分子機理和調控網絡尚不清楚。近日，Plant Physiology在線發表了華中農業大學園藝林學學院康春穎教授課題組題為“GRAS transcription factor LOSS OF AXILLARY MERISTEMS is essential for stamen and runner formation in wild strawberry”的研究論文，馮佳博士和程來超為共同第一作者。該研究發現草莓中的GRAS轉錄因子LAM是雄蕊和匍匐莖形成的必需基因，能夠促進腋芽的起始，并與赤霉素（GA）信號順次調控匍匐莖的形成。該研究組前期在二倍體森林草莓的EMS突變體庫中獲得一株雄蕊缺失突變體，將其命名為loss of axillary meristems（lam）。進一步表型分析發現，lam突變體分枝和匍匐莖數量較野生型對照顯著減少。經鑒定，該現象產生的原因是由于突變體葉腋處腋芽數量的減少所致。表明LAM對于雄蕊和腋芽的起始是必需的。
圖1. lam突變體的表型鑒定
通過精細基因定位發現lam的致突變基因為FvH4_3g41310，與番茄Ls、擬南芥LAS以及水稻MOC1同源，并同屬于GRAS轉錄因子家族。LAM過表達能夠使lam突變體的分枝數量恢復正常。利用CRISPR/Cas9系統獲得了lamCR突變植株，表型分析顯示，該植株中匍匐莖數量相應減少且雄蕊發育缺陷，進一步證實LAM可促進雄蕊和匍匐莖的形成。據報道，GA可促進草莓匍匐莖的形成。本研究利用GA處理發現，GA可促使原本不產生匍匐莖的植株產生大量的匍匐莖，表明GA是影響草莓匍匐莖形成的主要激素。而GA處理并不能恢復lam的匍匐莖產生表型，表明GA對匍匐莖形成的促進作用依賴于LAM。另研究表明，srl突變體可形成大量的匍匐莖，其致突變基因為GA信號途徑中的DELLA基因FveRGA1。為分析該基因與LAM的調控關系，經雜交獲得了srllam雙突，結果發現雙突不能形成匍匐莖，表明lam突變體在調控匍匐莖形成方面上位于srl（圖2）。綜上表明，LAM是影響草莓花形態和芽結構的關鍵調控因子。在調控匍匐莖形成過程中，LAM首先負責腋芽的起始，隨后在GA作用下促進腋芽的伸長生長，從而形成匍匐莖（圖3）。原文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab184/6247768
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