研究員揭示了B類MADS-box基因調控心皮發育的新功能及其機制
近日，中國科學院植物研究所研究員賀超英團隊揭示了B類MADS-box基因調控心皮發育的新功能及其機制。相關研究成果于6月28日發表在國際期刊《實驗植物學雜志》上。
茄科酸漿屬宿存花萼在受精后隨果實發育迅速膨大而包裹漿果，形成“中國燈籠”這一創新結構。此前，賀超英團隊分離到一個毛酸漿“雙層燈籠”突變體doll1，該突變體花瓣萼片化（具雙層花萼）和雄蕊心皮化，這是典型的B功能基因突變結果，研究證實doll1的確是由B類MADS-box基因PFGLO1（DOLL1）缺失所致，給doll1授野生型花粉后也很難結實，這表明心皮功能受到顯著影響，但B類MADS-box基因如何調控心皮發育功能及其調控機制尚不明確。
研究人員在對DOLL1影響心皮發育的機制進行解析后發現，DOLL1在多個層面上影響心皮的發育與功能，包括形態結構、花粉管導向功能、胚珠數目和胚囊發育等過程；研究進一步闡明DOLL1異位表達到心皮，招募心皮特異表達的YABBY轉錄因子基因PFCRC為下游基因是DOLL1實現其在心皮發育調控這一新功能的重要途徑。
研究人員還發現，PFCRC也是一個具多效性的基因。特別地，通過CRISPR-Cas9基因編輯技術獲得的毛酸漿PFCRC基因編輯突變體pfcrc，特異地改變了心皮的發育，即原本由2心皮愈合的子房變成了完全開放的具背腹性的片狀結構，且數目變為多個（11-14），呈螺旋狀排列，每個片狀器官基部邊緣處著生0-3個裸露胚珠。
上述研究結果為理解B類MADS-box基因和PFCRC類基因在花發育中的功能進化提供了新證據，有助于理解基因多效性的形成，并為理解心皮的起源與發育提供了新思路。
中科院植物所副研究員公丕昌、已畢業碩士研究生宋春靜和在讀碩士研究生劉洪巖為論文共同第一作者，賀超英為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金，中科院戰略性先導科技專項和中科院青促會等項目的資助。
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