分子植物卓越中心李来庚组揭示树木增粗生长的新机制

weipijieli 2020-11-26

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2020年11月23日中科院分子植物科学卓越创新中心李来庚研究组在Plant Communications发表题为“Two MADS-box genes regulate vascular cambium activity and secondary growth via modulating auxin homeostasis in Populus”的研究论文。该研究发现两个MADS-box基因在调控树木增粗生长中发挥关键作用。

森林树木粗壮挺拔，年复一年不断长大，其生长过程依赖于茎秆内维管形成层细胞的分生活性。维管形成层细胞分裂增生、分化产生次生木质部组织，使树木茎秆呈现季节性地不断增粗。目前，对树木茎秆增粗生长的分子调控机制还很不清楚。本研究发现两个未知功能的同源MADS-box基因（VCM1 和 VCM2）在维管形成层和次生木质部分化区域细胞中特异高表达。在杨树中抑制VCM1和 VCM2的表达，增强维管形成层细胞分裂活性，促进增粗生长。过表达则呈现相反表型。研究结果显示VCM1和 VCM2直接调控了生长素转运蛋白PIN5的表达，而PIN5则将胞质内生长素转运到内质网中，降低胞质内生长素的浓度，影响维管形成层区域细胞内生长素信号强度，实现对维管形成层分裂活性和木质部分化的调控。该研究揭示了一种通过改变细胞内生长素状态调植物茎秆次生生长的新机制，深化了对木本植物次生生长的分子调控机制的认识。VCM1和 VCM2基因功能的阐明对培育高产树木提供了新的启示，对木材材性改良提供了新的可操作的目标基因。