近日，園藝科學(xué)與工程學(xué)院彭福田、肖元松團(tuán)隊在Plant Physiology上發(fā)表了題為“Transcription factor LBD16 targets cell wall modification/ion transport genes in peach lateral root formation”的研究論文，揭示PpLBD16在桃（Prunus persica）LR發(fā)育過程中的下游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及潛在靶基因，為明確轉(zhuǎn)錄因子PpLBD16調(diào)控桃側(cè)根形成的機(jī)制提供理論依據(jù)。

根系是桃樹體生長發(fā)育的基礎(chǔ)和中心，其生長發(fā)育狀況，尤其是側(cè)根（LR）的發(fā)生和生長狀況直接影響到養(yǎng)分的吸收。發(fā)達(dá)的側(cè)根對于提高桃養(yǎng)分吸收利用效率，減少桃園養(yǎng)分投入具有重要意義。

LR的形態(tài)建成包括側(cè)根原基（LRP）的起始，LRP的形成和LRP突破表皮成為成熟的LR三個主要過程，這些過程都離不開LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN/ASYMMETRIC LEAVES2-LIKEs（LBDs/ASLs）轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。LBD16是調(diào)控植物L(fēng)R發(fā)生的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。在LR起始過程中，LBD16作為生長素響應(yīng)因子ARF7/ARF19的下游靶標(biāo)，負(fù)責(zé)LR建成細(xì)胞的細(xì)胞核遷移和不對稱分裂，其功能和上游調(diào)控機(jī)制已研究得較為清楚，但LBD16的下游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及靶基因仍然鮮有報道。

課題組在早期研究中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子PpLBD16參與桃根系發(fā)育，積極調(diào)控LR形成（Wu et al., 2021），但PpLBD16 觸發(fā)的下游分子事件仍不清楚。因此，在該研究中，課題組研究人員進(jìn)一步通過對PpLBD16過表達(dá)及沉默桃根系進(jìn)行RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，PpLBD16正調(diào)控基因與細(xì)胞壁合成/降解、離子/物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、離子結(jié)合/平衡密切相關(guān)。進(jìn)一步，研究人員利用DAP-seq技術(shù)檢測了PpLBD16在桃全基因組中的結(jié)合基序和潛在靶基因。通過兩個組學(xué)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析、后續(xù)互作鑒定及靶基因功能分析發(fā)現(xiàn)，PpLBD16能夠結(jié)合并激活細(xì)胞壁修飾相關(guān)基因PpEXPB2/PpSBT1.7、離子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因PpCNGC1以及多酚氧化酶編碼基因PpPPO，從而調(diào)控桃根系發(fā)育，促進(jìn)LR 形成。此外，研究結(jié)果還表明，PpLBD16 及其靶基因參與桃LRP發(fā)育過程。

該研究提供了PpLBD16在桃根系中的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其潛在靶基因，表明了PpLBD16在LR發(fā)育過程中靶向細(xì)胞壁修飾/離子轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因，為進(jìn)一步探索LBD16及其他LBD轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控植物根系發(fā)育的內(nèi)在機(jī)制提供了研究方向。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院博士生吳雪蓮為論文第一作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝科學(xué)與工程學(xué)院彭福田教授和肖元松副教授為論文通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項目、山東省農(nóng)業(yè)良種項目和國家桃產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系土肥水崗位科學(xué)家項目的資助。

原文鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiae017

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