东北林业大学李伟/姜立泉合作团队揭示杨树木材形成的转录调控新机制学术资讯

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近日，东北林业大学林木遗传育种国家重点实验室李伟研究组和姜立泉研究组合作在Plant Physiology杂志上发表了题为MYB transcription factor 161 mediates feedback regulation of Secondary wall-associated NAC-Domain 1 family genes for wood formation 的研究论文。该研究解析了PtrMYB161转录因子介导的杨树木材形成反馈调控网络，发现PtrMYB161参与调控木质部纤维细胞的发育、次生细胞壁的加厚以及木材化学组分的合成，为利用分子育种技术进行林木材性改良提供了新线索。

木材是地球上含量丰富的可再生资源，是制浆造纸、纤维制品、能源与化工产品等重要原材料。木材的形成是一个复杂的发育过程，包括维管形成层分化产生次生木质部细胞以及细胞壁的加厚等，受到不同水平的分子网络调控。

在前期的研究中，该团队揭示了木材形成中关键转录因子PtrSND1-B1介导的基因转录调控网络（Lin et al 2013, Plant Cell），并在此基础上进一步构建PtrSND1-B1介导的木材形成多层级基因调控网络，发现木材形成过程存在转录因子-DNA互作和蛋白-蛋白互作共同决定的稳态调控机制，其中PtrMYB161位于该网络的第三层，直接结合并激活5个木材组分合成酶基因的表达（Chen et al 2019, Plant Cell）。

PtrSND1-B1 directed regulatory network

该团队最新的研究发现，PtrMYB161基因在杨树木质部纤维细胞中高丰度表达，过表达该基因导致木质部纤维细胞的次生壁变薄但导管细胞的次生壁厚度没有明显变化，并且纤维细胞的数量减少而导管细胞的数量增多。木材组分分析结果显示，过表达PtrMYB161转基因植株的木质素含量略微减少，木质素组分发生显著变化，其中S（Syringyl）型木质素降低~57%而G（Guaiacyl）型木质素增加~115%，葡萄糖和木糖降低~50%。进一步研究发现，PtrMYB161通过直接结合并反馈调节木材形成多层级调控网络中第一层的PtrSND1-B1及其亚家族成员PtrSND1-A1、PtrSND1-A2、PtrSND1-B2和第二层的PtrMYB021，进而抑制木材组分合成酶基因的表达。综合分析以上结果表明，在木材形成多层级基因调控网络中，PtrMYB161发挥转录激活或抑制作用协同调控杨树木材形成。

PtrMYB161 mediates feedback regulation of PtrSND1s directed regulatory network

东北林业大学在读博士研究生王志凤为该论文第一作者，李伟教授和姜立泉教授为该论文的共同通讯作者。

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