子科生物報道：植物次生維管組織具有營養(yǎng)物質(zhì)運輸、信號傳遞和機械支撐等重要功能，并且次生維管組織發(fā)育作為樹木重要特征是木材形成的生物學(xué)基礎(chǔ)。次生維管組織發(fā)育需要植物激素、轉(zhuǎn)錄因子和miRNAs等多種調(diào)控機制協(xié)同調(diào)控。

2020年6月30日，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院賀新強教授課題組在學(xué)術(shù)期刊New Phytologist發(fā)表了題為“MiR319a-Targeted PtoTCP20 Regulates Secondary Growth via interactions with PtoWOX4 and PtoWND6 in Populus tomentosa”的研究論文。該論文揭示了miR319a的靶基因PtoTCP20通過在蛋白水平上與PtoWOX4a相互作用、在轉(zhuǎn)錄水平上激活PtoWND6A/B的表達，進而調(diào)控毛白楊次生維管組織發(fā)育。

該研究首先分析了miR319a和PtoTCP20在毛白楊維管組織發(fā)育過程中的表達變化，發(fā)現(xiàn)miR319a在莖頂端分生組織-原形成層-形成層發(fā)育過程中表達量逐漸降低，而PtoTCP20的表達量變化則與之相反；并且利用雙熒光素酶實驗驗證了miR319a對PtoTCP20的靶向切割作用。進一步對35S:miR319a，35S:STTM319和35S:PtoTCP20轉(zhuǎn)基因楊樹植株進行了解剖學(xué)觀察，發(fā)現(xiàn)35S:miR319a植株的次生維管組織發(fā)育延遲且次生木質(zhì)部分化減少；而35S:STTM319和35S:PtoTCP20植株的次生維管組織發(fā)育提前且次生木質(zhì)部分化增多，說明miR319a的靶基因PtoTCP20能夠調(diào)控毛白楊次生維管組織發(fā)育。

研究人員通過對維管組織發(fā)育相關(guān)因子進行酵母雙雜交和酵母單雜交實驗篩選，發(fā)現(xiàn)PtoTCP20能夠與PtoWOX4a相互作用并且激活PtoWND6A/B的表達。并利用雙熒光素酶實驗、雙分子熒光互補實驗和熒光素酶互補實驗驗證了PtoTCP20與PtoWOX4a和PtoWND6A/B的相互作用關(guān)系，揭示了PtoTCP20通過與PtoWOX4a互做促進形成層細胞增殖，通過激活PtoWND6A/B的表達促進形成層向次生木質(zhì)部細胞分化，進而促進毛白楊次生維管組織發(fā)育。該研究為揭示樹木次生維管組織發(fā)育調(diào)控機制提供了實驗依據(jù)，并為樹木的速生和木材品質(zhì)改良提供理論基礎(chǔ)。

賀新強課題組博士研究生侯婕為該論文的第1作者，賀新強教授和西南大學(xué)羅克明教授為共同通訊作者。賀新強課題組已出站博士后許會敏博士、博士研究生吳雙，羅克明課題組副教授范迪博士、碩士研究生冉玲玉和李建秋參與了部分實驗。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金的資助。