中国农科院生物所林浩课题组揭示豆科牧草叶痕性状调控机制学术资讯

来源：BioArt植物

自然界中千奇百趣的生物图案形成的奥秘一直是生物学研究领域的热点问题。苜蓿(Medicago) 和三叶草 (Trifolium) 等豆科牧草叶片上经常观察到特异性的斑点状或条纹状色素累积现象，被称为“叶痕” (leaf marking)。鲜艳的叶痕不仅增加了植物形态的多样性，同时被认为可能发挥警戒色的功能，避免其遭受动物的取食和伤害。尽管自20世纪50年代以来，叶痕性状已广泛应用于苜蓿和三叶草等豆科牧草品种筛选鉴定和杂交/污染检测中，但目前关于叶痕性状形成的遗传基础和调控机制仍不清楚。

近日，中国农业科学院生物技术研究所林浩课题组在New Phytologist在线发表题为The antagonistic MYB paralogs RH1 and RH2 govern anthocyanin leaf markings in Medicago truncatula的研究论文，揭示了豆科牧草特异性叶痕性状形成的分子调控机制。该研究通过定向筛选蒺藜苜蓿叶痕突变体资源，成功挖掘到调控苜蓿叶痕性状形成的两个关键基因：RED HEART1（RH1）和RED HEART2（RH2）。RH1编码一个R2R3-MYB激活子，通过与bHLH家族蛋白MtTT8和WD40家族蛋白MtWD40-1形成转录激活复合体，协同促进苜蓿叶痕形状的形成。RH2编码一个与RH1高度同源的R2R3-MYB蛋白，由于其C末端结构域的差异，RH2丧失了转录激活活性，但仍保留了与MtTT8和MtWD40-1相互作用的能力，从而在转录调节复合体中充当竞争因子并发挥相反作用。此外，RH1可以激活其自身的表达，而RH2介导的竞争可以抑制RH1的表达。该研究系统揭示了MYB同源基因RH1和RH2调控苜蓿叶痕性状形成的分子机制，提出了精细调控叶片图案化着色的多维同源-拮抗调节模式（Multidimensional Paralogous-antagonistic Regulatory），对于选育观赏植物新品种和辅助豆科牧草育种具有重要的理论和应用价值。