【科研】康春颖教授团队揭示GRAS转录因子促进草莓匍匐茎形成的调控机制
2021-06-09 来源：华中农业大学 阅读量：250
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位于叶柄基部的腋芽发育是影响植物结构的主要因素。匍匐茎是从腋芽发育而来的伸长枝，通常用于草莓的无性繁殖，因此匍匐茎对草莓生产具有重要意义。然而，目前对匍匐茎形成的分子机理和调控网络尚不清楚。近日，Plant Physiology在线发表了华中农业大学园艺林学学院康春颖教授课题组题为“GRAS transcription factor LOSS OF AXILLARY MERISTEMS is essential for stamen and runner formation in wild strawberry”的研究论文，冯佳博士和程来超为共同第一作者。该研究发现草莓中的GRAS转录因子LAM是雄蕊和匍匐茎形成的必需基因，能够促进腋芽的起始，并与赤霉素（GA）信号顺次调控匍匐茎的形成。该研究组前期在二倍体森林草莓的EMS突变体库中获得一株雄蕊缺失突变体，将其命名为loss of axillary meristems（lam）。进一步表型分析发现，lam突变体分枝和匍匐茎数量较野生型对照显著减少。经鉴定，该现象产生的原因是由于突变体叶腋处腋芽数量的减少所致。表明LAM对于雄蕊和腋芽的起始是必需的。
图1. lam突变体的表型鉴定
通过精细基因定位发现lam的致突变基因为FvH4_3g41310，与番茄Ls、拟南芥LAS以及水稻MOC1同源，并同属于GRAS转录因子家族。LAM过表达能够使lam突变体的分枝数量恢复正常。利用CRISPR/Cas9系统获得了lamCR突变植株，表型分析显示，该植株中匍匐茎数量相应减少且雄蕊发育缺陷，进一步证实LAM可促进雄蕊和匍匐茎的形成。据报道，GA可促进草莓匍匐茎的形成。本研究利用GA处理发现，GA可促使原本不产生匍匐茎的植株产生大量的匍匐茎，表明GA是影响草莓匍匐茎形成的主要激素。而GA处理并不能恢复lam的匍匐茎产生表型，表明GA对匍匐茎形成的促进作用依赖于LAM。另研究表明，srl突变体可形成大量的匍匐茎，其致突变基因为GA信号途径中的DELLA基因FveRGA1。为分析该基因与LAM的调控关系，经杂交获得了srllam双突，结果发现双突不能形成匍匐茎，表明lam突变体在调控匍匐茎形成方面上位于srl（图2）。综上表明，LAM是影响草莓花形态和芽结构的关键调控因子。在调控匍匐茎形成过程中，LAM首先负责腋芽的起始，随后在GA作用下促进腋芽的伸长生长，从而形成匍匐茎（图3）。原文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiab184/6247768
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