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生命科学学院罗克明教授团队在木材合成调控机制研究中取得重要进展
发布时间:2022-04-20 16:58:40   作者:胡建 许长征   审核:罗克明   浏览次数:

木材作为天然的可再生资源,被造纸,板材加工,家具制造、新材料生产等行业广泛使用。木材独特的材料结构和显著的各向异性赋予了它一系列显著的性能,为功能材料的设计提供了机会。木材的形成与生活,经济,科技发展息息相关,对于木材的需求日益上升,如何实现木材的增产增收成为关系到国计民生的重要问题。木材是指木本植物成熟的次生木质部,经由茎中环状分布的干细胞——形成层分裂分化而来。形成层持续的活动决定了木本植物多年的生长,也是决定木材产量的关键。是否可以通过调控形成层的活性加速木材生产?木材形成要经历形成层细胞分裂与分化、细胞膨胀,次生壁沉积,细胞程序化死亡等过程。形成层活性的维持已被报道受到多种转录因子和激素的调控。WOX4转录因子作为形成层活性调控的核心,响应激素、小肽等信号,维持形成层活性。生长素极性转运蛋白PIN1促进生长素在形成层的高量累计,促进形成层活性。激素外施实验表明,赤霉素和生长素能够协同调控形成层活性,促进木材形成,但其作用机制尚不清楚。

 

1 ARF7整合赤霉素和生长素信号调控形成层活性

4月18日,植物学领域权威期刊The Plant Cell(植物细胞)在线发表了生命科学学院罗克明教授团队题为“AUXIN RESPONSE FACTOR 7 integrates gibberellin and auxin signaling via interactions between DELLA and AUX/IAA proteins to regulate cambial activity in poplar”(ARF7通过与DELLA和AUX/IAA 蛋白互作整合赤霉素和生长素信号共用调控杨树形成层活性)的研究论文。该研究解析了在赤霉素和生长素协同调控杨树形成层活性的分子机制。该研究表明,赤霉素和生长素可以协同促进形成层活性生化及遗传分析显示,在形成层活性调控过程中,赤霉素和生长素通过破坏DELLA-ARF7-AUX/IAA三元复合体,释放ARF7对下游WOX4, PIN1的转录调控,进而对形成层协同调控。这一成果丰富了形成层调控网络,为林木新品种创制提供了分子理论依据,为提高木材生产提供了新的切入点。

西南大学在读博士生胡建为论文第一作者,西南大学罗克明教授及许长征教授为共同通讯作者,硕士生苏会丽(现为清华大学博士研究生),曹慧及蒋雪梅参与了相关研究工作。西南大学何新华教授、魏宁教授和张觅副研究员对本研究予以帮助。该项研究得到了国家自然基金等项目的资助及西部(重庆)科学城种质创制大科学中心的支持。

另悉,罗克明教授团队长期围绕木材次生生长的调控机制开展系统性研究,解析了生长素、细胞分裂苏、赤霉素等植物激素调控林木维管分生组织向木材分化的信号通路,该成果拓宽了对植物激素信号调控木材发育精细机制的理解,对阐明木材形成机理、改良木材材性具有重要科学价值。近年来,相关研究成果先后发表在Plant Cel、Nuclear Acids Research、New Phytologist(8篇)、Plant Physiology(2篇)、Plant Journal(2篇)等国际著名学术刊物上。

 

论文链接:https://doi.org/10.1093/plcell/koac107

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