7月13日，《自然—植物（Nature Plants）》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所、深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、中科院生物物理所、加州大學戴維斯分校等6家單位合作研究的關于作物株型發(fā)育基因表達調(diào)控的最新研究成果。研究發(fā)現(xiàn)黃瓜卷須發(fā)育的身份基因TCP家族的轉(zhuǎn)錄因子—TEN調(diào)控黃瓜卷須發(fā)育和運動的分子機制，揭示了基因內(nèi)部結合的轉(zhuǎn)錄因子如何調(diào)控基因表達，為深入認識株型發(fā)育的基因調(diào)控網(wǎng)絡提供了重要的突破。
設施栽培上，黃瓜需要吊蔓生長，不需要卷須的攀緣能力。卷須發(fā)育使得庫容增大、競爭養(yǎng)分，需及時去除卷須，促進黃瓜健康生長坐果。人工去除卷須費時費工，因此培育適合輕簡化栽培的無卷須品種，成為黃瓜株型改良的重要方向。該團隊前期研究克隆了控制卷須發(fā)育的身份基因TEN，并揭示了黃瓜卷須同源器官是側枝。
TEN屬于TCP家族中CYC/TB1類的轉(zhuǎn)錄因子，通過對TEN調(diào)控卷須的形態(tài)發(fā)育和運動能力的分子機制的研究，作者們發(fā)現(xiàn)了TEN通過直接調(diào)控乙烯的合成來控制卷須的形態(tài)和攀援。該團隊研究發(fā)現(xiàn)，TEN是一個新型的多功能轉(zhuǎn)錄因子，其C端負責結合到下游靶標的基因內(nèi)增強子上，其N端結構域是一類全新的組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶，主要乙?；揎椊M蛋白H3的球體區(qū)域，維持染色質(zhì)開放，從而激活靶標基因表達。CYC / TB1類轉(zhuǎn)錄因子在作物株型調(diào)控中起著核心作用，例如關鍵的馴化基因TB1通過抑制分蘗的形成，促使大芻草過渡到玉米。該團隊發(fā)現(xiàn)TEN在玉米中的同源基因TB1，通過相同機制結合到關鍵靶標的基因內(nèi)增強子激活基因表達，從而揭示了CYC/TB1類轉(zhuǎn)錄因子保守表達調(diào)控新機制。該團隊進一步分析人類中增強子結合轉(zhuǎn)錄因子—HSF-1和ERα的全基因組結合數(shù)據(jù)，推測在真核生物中，組蛋白球體區(qū)域乙?；赡苁腔騼?nèi)部增強子表達調(diào)控的一個保守機制。該研究揭示了基因內(nèi)部結合的轉(zhuǎn)錄因子如何調(diào)控基因表達的基礎科學問題，也對深入了解其在腋芽發(fā)育中的功能并應用于作物株型改良具有重要意義，并可以直接用于黃瓜輕簡化栽培的品種設計。
這項研究是蔬菜花卉所楊學勇團隊、基因組所閆健斌團隊和黃三文團隊協(xié)同創(chuàng)新的成果，得到了國家自然科學重點基金、國家自然科學基金面上項目、國家重點研發(fā)計劃等項目資助。
