【文獻(xiàn)速遞】LkMTA2/LkMTB8–LkERF1–LkEXPA8級聯(lián)反應(yīng)調(diào)控落葉松中木質(zhì)部細(xì)胞的擴(kuò)展

近日，中國林業(yè)科學(xué)院林業(yè)研究所孫曉梅研究組在落葉松木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張的分子調(diào)控機(jī)制研究方向方面取得了新進(jìn)展。相關(guān)研究成果已發(fā)表在國際知名期刊《The New phytologist》（IF=8.1、一區(qū)期刊）上。

木材形成是樹木生長發(fā)育的關(guān)鍵過程，其中木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張階段直接決定木材細(xì)胞的最終形態(tài)和大小，對木材產(chǎn)量與品質(zhì)至關(guān)重要。擴(kuò)展蛋白（EXP）等酶類及乙烯響應(yīng)因子（ERF）等轉(zhuǎn)錄因子已被證實參與該過程的調(diào)控，且表觀遺傳修飾在木質(zhì)部發(fā)育中發(fā)揮作用，但 RNA 甲基化等轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制對木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張的影響尚未明確。N6 - 甲基腺苷（m⁶A）作為真核生物 mRNA 中最豐富的修飾類型，通過調(diào)控 mRNA 穩(wěn)定性、翻譯效率等影響植物生長發(fā)育，其甲基轉(zhuǎn)移酶復(fù)合物（如 MTA/MTB）在模式植物中功能明確，但在木本植物木質(zhì)部發(fā)育中的作用仍缺乏研究。日本落葉松作為重要的用材和造林樹種，其木質(zhì)部細(xì)胞發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制亟待解析，因此探究 m⁶A 修飾在落葉松木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張中的作用及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對豐富木材形成的分子機(jī)制及林木遺傳改良具有重要意義。

本研究揭示了 m⁶A 修飾調(diào)控落葉松木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張的分子機(jī)制，明確 LkMTA2/LkMTB8–LkERF1–LkEXPA8 級聯(lián)通路是核心調(diào)控途徑。研究發(fā)現(xiàn)，m⁶A 甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑 STM2457 處理可誘導(dǎo)落葉松全局 m⁶A 低甲基化，顯著增大木質(zhì)部細(xì)胞橫截面積；LkMTA2 與 LkMTB8 形成異源二聚體，通過催化 LkERF1 mRNA 的 m⁶A 修飾增強(qiáng)其穩(wěn)定性，進(jìn)而上調(diào) LkERF1 表達(dá)；LkERF1 可直接結(jié)合木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張關(guān)鍵基因 LkEXPA8 的啟動子并抑制其轉(zhuǎn)錄，最終抑制木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張。此外，在楊樹中過表達(dá) LkMTA2、LkMTB8 或 LkERF1 均會減小導(dǎo)管腔橫截面積，進(jìn)一步驗證了該通路的功能保守性。該研究首次建立了 m⁶A RNA 修飾與木本植物木質(zhì)部細(xì)胞擴(kuò)張的分子關(guān)聯(lián)，為解析木材形成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新視角，也為林木木材品質(zhì)改良提供了關(guān)鍵候選基因和理論依據(jù)。

文章中使用博鷺騰 PlantView 植物活體成像系統(tǒng)開展了熒光素酶互補(bǔ)成像（LCI）實驗。結(jié)果證實LkMTA2與LkMTB8在體內(nèi)直接相互作用。

論文鏈接：
https://doi.org/10.1111/nph.71021