木材是多年生木本植物的主要儲(chǔ)能組織，不僅為人類提供多樣化的木材產(chǎn)品，而且是陸地上最大的碳庫(kù)，具有重要的生態(tài)意義。相對(duì)于糧食作物，木本植物特別是木材形成機(jī)制尚不清楚，這極大地限制了林木分子育種研究的進(jìn)展。青島能源所周功克研究員帶領(lǐng)的資源植物與環(huán)境工程研究組前期系統(tǒng)研究了木本模式植物—楊樹的一類CCCH鋅指蛋白，對(duì)其91個(gè)成員的進(jìn)化趨同性做了注釋,篩選并獲得兩個(gè)可能參與木材形成的同源基因PdC3H17和PdC3H18（Chai et al., 2012），遺傳生化證據(jù)表明這兩個(gè)基因是木材第二層調(diào)控樞紐PdMYB3和PdMYB21的靶基因，在楊樹中正調(diào)控木質(zhì)部形成和次生細(xì)胞壁增厚，且在擬南芥中功能保守（Chai et al., 2014）。
為了構(gòu)建楊樹PdC3H17介導(dǎo)的木材調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，我們創(chuàng)建了木材特異的酵母文庫(kù)，利用酵母雙雜交技術(shù)鑒定了PdC3H17的互作蛋白PdMYB199，大量遺傳生化證據(jù)證實(shí)這兩個(gè)基因以功能模塊的形式在木材形成中起作用。這兩個(gè)蛋白除了物理互作以外，還存在上下游調(diào)控關(guān)系，PdC3H17直接抑制PdMYB199表達(dá)。在生物學(xué)功能上，兩個(gè)基因都能調(diào)控形成層數(shù)目、木材積累，但功能相反。有意思的是，生長(zhǎng)素能夠在形成層區(qū)域促進(jìn)這個(gè)功能模塊雙重調(diào)控木材形成（圖1）。這項(xiàng)研究揭示了木材形成的復(fù)雜性，為林木分子育種提供了重要的理論指導(dǎo)。相關(guān)研究近日以題為“Dual regulation of xylem formation by an auxin-mediated PaC3H17-PaMYB199 module in Populus.”發(fā)表在New Phytologist上。
圖1 生長(zhǎng)素促進(jìn)PaC3H17-PaMYB199雙重調(diào)控木材形成的模型
該研究組助理研究員唐賢豐為本論文第一作者，周功克研究員和柴國(guó)華副研究員為本論文共同通訊作者。該論文獲得了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。（文/圖 唐賢豐 周功克）
參考文獻(xiàn)：
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