近期，The Plant Journal在線發表了題為Transcriptome analysis reveals that PbMYB61 and PbMYB308 are involved in the regulation of lignin biosynthesis in pear fruit stone cells的研究論文，報道了兩個MYB家族的轉錄因子PbMYB61與PbMYB308互作，協同調控梨石細胞中木質素生物合成的分子機制。園藝科學與工程學院陳學森教授和張宗營講師為該文的通訊作者，課題組博士研究生朱巖松、王意程為共同第一作者，王楠教授、博士研究生劉文軍、張淑輝、侯緒凱等也參與了該項工作。

石細胞（stone cell）是一種厚壁組織細胞，在細胞停止發育后，木質素在薄壁細胞的細胞壁上不斷積累，次生細胞壁（SCW）不斷沉積，最終發育成成熟的石細胞。它的含量與大小嚴重影響梨果實的食用品質。梨果肉組織中石細胞的形成與木質素的生物合成、轉移和沉積密切相關。因此，闡明調控梨果實中木質素生物合成的分子機制可能為果實品質的遺傳改良提供新思路。

加權基因相關網絡分析(WGCNA)是是用來描述不同樣品之間基因關聯模式的系統生物學方法，可以用來鑒定高度協同變化的基因集, 并根據基因集的內連性和基因集與表型之間的關聯鑒定在生物過程中起重要作用的相關途徑和基因， 并通過網絡中的已知基因預測未知的基因調控關系。

該研究分析了山農酥梨在五個發育時期（盛花期后25、35、45、65、95天）采集的果肉樣本產生的RNA-seq數據，基于加權基因共表達網絡分析（WGCNA）構建了梨木質素合成的結構基因與MYB,NAC,WRKY家族轉錄因子的共表達網絡，通過整合基因共表達網絡和蛋白相互作用（PPI）網絡等信息確定了9個木質素生物合成網絡中的hub候選結構基因。

基于參與調節SCW合成和木質素生物合成的AtMYB TF，分析了石細胞相關模塊中MYB基因的系統發育關系、保守基序和結構域。研究發現參與SCW 合成和木質素生物合成調節的MYB TF 是高度保守的。結合種間共線性分析確定了兩個候選MYB TF 編碼基因。

通過瞬時過表達和基因沉默（VIGS）以及穩定轉化蘋果愈傷組織發現，PbMYB61可以促進木質素的生物合成，PbMYB308具有相反的作用。進一步的分子生物學實驗結果表明PbMYB61通過與PbLAC1啟動子中的AC元件結合上調表達來調節石細胞木質素的形成。然而，PbMYB308 通過與PbMYB61 結合形成不能激活PbLAC1 表達的二聚體來負調節石細胞木質素合成。

圖1. PbMYB61 and PbMYB308調控梨木質素合成的作用模型

綜上所述，該研究闡明了‘PbMYB308- PbMYB61- PbLAC1’模塊參與梨石細胞中木質素的生物合成的分子機制。這項研究的結果加深了我們對石細胞發育過程中木質素生物合成的復雜機制的理解。

本研究得到了冠縣鄉村振興科技合作基金、中央引導地方科技發展專項資金項目、山東省“青創團隊計劃”項目的資助。

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波