李学宝研究组在棉花纤维细胞次生壁合成的转录调控中取得新进展

近日,华中师范大学生命科学学院遗传调控与整合生物学湖北省重点实验室李学宝研究组揭示棉花NAC转录因子(FSN1)正调控棉花纤维细胞次生壁的生物合成及修饰。研究结果于2017年11月6日在线发表于《New Phytologist》。

李学宝研究组在棉花纤维细胞次生壁合成的转录调控中取得新进展

棉花(Gossypium hirsutum)纤维是种子表皮上高度伸长和加厚的单细胞毛状体。但对纤维细胞壁加厚的分子机制知之甚少。

本研究鉴定了一种棉花NAC转录因子(GhFSN1),其可在次生壁(SCW)加厚的纤维细胞中特异性表达。利用GhFSN1转基因棉花以研究FSN1如何调控纤维细胞次生壁的形成。

棉花GhFSN1表达上调导致纤维细胞次生壁厚度增加,但纤维长度变短。转录组分析显示GhFSN1可激活或抑制其下游基因的表达。GhFSN1可形成同源二聚体,与其启动子结合以激活自身,并且可被泛素化降解。GhFSN1的靶基因包括纤维细胞次生壁相关基因GhDUF231L1、GhKNL1、GhMYBL1、GhGUT1和GhIRX12。GhFSN1可直接与共有序列(C/T)(C/G/T)TN(A/T)(G/T)(A/C/G)(A/G)(A/T/G)(A/T/G)AAG结合,此共有序列存在于纤维细胞次生壁相关基因的启动子中。

以上结果表明,GhFSN1通过激活下游次生壁相关基因的表达而正调控棉花纤维细胞次生壁的形成。本研究为全面了解GhFSN1在纤维发育中的作用提供了新观点。

李学宝研究组在棉花纤维细胞次生壁合成的转录调控中取得新进展

Figure 1. Phenotypic analysis of fibers of GhFSN1 overexpression and RNA interference (RNAi) transgenic cotton.

李学宝研究组在棉花纤维细胞次生壁合成的转录调控中取得新进展

Figure 2. RNA-Seq analysis of the genes differentially expressed in 18 d post anthesis (DPA) fibers of GhFSN1 overexpression transgenic cotton.

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