近日，西南大学生命科学学院罗克明教授课题组在国际著名植物学期刊New Phytologist在线发表了题为“The miR319a/TCP module and DELLA protein regulate synergistically trichome initiation and improve insect defenses in Populustomentosa（miR319a/TCP模组与DELLA协同性调控杨树表皮毛形成并促进抗虫性）”的研究论文。
在林业生产中，强光/紫外线辐射、虫害等环境胁迫严重影响了杨树的生长发育。因此，解析杨树体内协调生长发育和抵御环境胁迫的分子机制，对林木的分子设计育种具有重要的意义。通过反向遗传筛选，课题组发现杨树中miR319a在叶片中可特异的响应虫害和紫外辐射胁迫的诱导而表达，是一个胁迫的响应因子。杨树中超量表达miR319a引起叶片表皮毛密度的显著增加，并提高了对美国白蛾的抗虫性，而抑制内源miR319a则导致表皮毛的减少和抗虫能力的降低。论文通过遗传和分子水平的研究证明，在杨树体内miR319a通过特异的靶向和抑制6个TCP家族基因促进了杨树叶片表皮毛的形成。酵母双杂交、荧光双分子互补和免疫共沉淀等试验证实，在杨树中，miR319a靶基因编码的TCP19通过与赤霉素（GA）信号途径关键因子RGA的直接互作，一起抑制了MBW复合体的活性和表皮毛形成标志基因的表达，从而介导了miR319a与GA信号在调控杨树的表皮毛形成中的协同作用。该论文揭示了杨树中miR319a在表皮毛形成和虫害防御中的重要功能，阐明了表观因子miR319与植物激素GA协同调控表皮毛形成的分子机制，为将来杨树抗病分子育种提供了新策略。
该研究由西南大学罗克明教授课题组独立完成，生命科学学院范迪副教授、硕士生冉玲玉（已毕业）和博士生胡建为论文的共同第一作者，罗克明教授为该论文唯一通讯作者。
同时，罗克明教授课题组与北京大学生命科学学院贺新强教授课题组合作，在New Phytologist背靠背发表了题为“MiR319a-targeted PtoTCP20 regulates secondary growth via interactions with PtoWOX4 and PtoWND6 in Populustomentosa”的研究论文。
次生生长是树木的一个重要特征，它需要转录调控和microRNAs（miRNAs）等多种调控机制的协调。然而，microRNAs在二次生长调控中的作用有待深入研究。本文利用遗传和分子生物学方法研究了miR319a及其靶基因PtoTCP20在毛白杨茎次生生长中的作用。miR319a在毛白杨中的表达水平从初生到次生逐渐降低，PtoTCP20的表达水平逐渐升高。MiR319a在幼苗中的过表达导致次生生长延迟和木质部产量下降，而MiR319a敲除和PtoTCP20过表达促进了次生生长和木质部产量的增加。进一步分析表明，PtoTCP20与PtoWOX4a相互作用，激活PtoWND6的转录。本论文的研究表明，PtoTCP20通过与ptowx4a结合来控制维管形成层的增殖，并通过激活PtoWND6转录促进次生木质部分化，从而调节毛白杨的次生生长。上述发现为树木次生生长的分子机制提供了全新的见解。
北京大学生命科学学院候婕博士为本论文第一作者，生命科学学院范迪副教授、已毕业硕士生冉玲玉和李建秋也参与了本研究，列为共同作者，罗克明教授和贺新强教授为该论文共通通讯作者。
上述研究工作主要依托“资源植物保护与种质创新”重庆市重点实验室完成，得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金及“双一流”学科经费等资助。
另悉，自学校“双一流”学科建设以来，罗克明教授课题组以杨树、拟南芥为材料，围绕植物逆境适应性及木材发育等领域开展了系统性研究，已在New Phytologist（5篇）、Plant Physiology（2篇）、Plant Journal（2篇）等国际植物学主流刊物上发表了10余篇研究论文，其中1篇被F1000评为“special significance”论文。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1111/nph.16585
https://doi.org/10.1111/nph.16782
(生命科学学院供稿）
