New Phytologist |beat365下载唯一官方网叶志彪研究团队在番茄表皮毛调控机制方面取得新进展
近日，beat365下载唯一官方网叶志彪教授领衔的番茄团队在New Phytologist杂志发表了题为“A novel regulatory complex mediated byLanata(Ln) controls multicellular trichome formation in tomato”的研究论文。该研究通过图位克隆鉴定出调控番茄表皮毛的关键基因Lanata(Ln)，分别从遗传学和分子生物学两方面研究了该基因与本实验室前期克隆的表皮毛调控基因H、Wo、SlCycB2和SlCycB3之间的关系，深入揭示了番茄多细胞表皮毛调控的分子机制。
表皮毛是由植物表皮细胞分化形成的一种毛状结构，广泛存在于各种植物器官的表面，可以帮助植物抵御生物逆境和非生物逆境。表皮毛是研究细胞分化和形态发生的经典模式，尽管目前在番茄中已经发现了一些调控因子，但其潜在的分子机制尚不清楚。
本研究借助图位克隆手段成功鉴定到番茄表皮毛调控基因Ln，该基因编码一个HD-zip IV的转录因子，定位于细胞核，GUS染色表明该基因在表皮毛中特异表达。进一步转基因功能验证表明Ln能够影响番茄I、III和V型表皮毛的数量。
为进一步理解Ln调控番茄表皮毛的作用机制，本研究通过遗传学和分子生物学两方面研究Ln与表皮毛调控基因H、Wo、SlCycB2和SlCycB3之间的关系。遗传分析发现Wo与Ln之间存在遗传互作，两者之间具有累加效应。Ln与H之间存在遗传互作，双突变体（LnLnhh）和h突变体I型腺体毛缺失，表明h对Ln具有隐性上位性。酵母双杂交、双分子荧光互补实验和免疫共沉淀实验表明Ln分别与Wo、H互作。酵母单杂交、电泳迁移率变化及双荧光素酶等试验鉴定出Ln转录因子可结合并激活H、SlCycB2和SlCycB3的启动子区域。同时，Ln和Wo之间的相互作用可以通过增强SlCycB2和SlCycB3的表达来增加表毛体的密度。此外，SlCycB2通过Ln抑制SlCycB3基因的反式激活，反之亦然。该研究深入揭示了Ln和H、Wo、SlCycB2及SlCycB3共同调控番茄多细胞表皮毛形成的分子机制。
beat365官方网站博士后解庆敏为论文第一作者，叶志彪教授和杨长宪教授为共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、国家重点研发计划和中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。
论文链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18492
参考文献：
Zheng F, Cui L, Li C, Xie Q, Ai G, Wang J, Yu H, Wang T, Zhang J, Ye Z,Yang C*. Hair (H) interacts with SlZFP8-like to regulate the initiation and elongation of trichomes by modulating SlZFP6 expression in tomato. J Exp Bot, 2022, 73: 228-244.
Xie Q, Gao Y, Li J, Yang Q, Qu X, Li H, Zhang J, Wang T, Ye Z*,Yang C*. The HD-Zip IV transcription factorSlHDZIV8controls multicellular trichome morphology by regulating the expression of Hairless-2. J Exp Bot, 2020, 71:7132-7145
Chang J, Yu T, Yang Q, Li C, Xiong C, Gao S, Xie Q, Zheng F, Li H, Tian Z,Yang C*,Ye Z*. Hair, encoding a single C2H2 zinc-finger protein, regulates multicellular trichome formation in tomato. Plant J, 2018, 96(1):90-102
Gao S, Gao Y, Xiong C, Yu G, Chang J, Yang Q,Yang C*,Ye Z*. The tomato B-type cyclin gene, SlCycB2, plays key roles in reproductive organ development, trichome initiation, terpenoids biosynthesis and Prodenia litura defense. Plant Sci, 2017, 262:103-114
Chang J, Yu T, Gao S, Xiong C, Xie Q, Li H, Ye Z,Yang C*. Fine mapping of thedialyticgene that controls multicellular trichome formation and stamen development in tomato. Theor Appl Genet, 2016, 129: 1531-1539
Yang C#, Gao Y# (co-first author), Gao S, Yu G, Xiong C, Chang J, Li H, Ye Z*. Transcriptome profile analysis of cell proliferation molecular processes during multicellular trichome formation induced by tomato Wovgene in tobacco. BMC Genomics, 2015, 16:868
Yang C, Li H, Zhang J, Luo Z, Gong P, Zhang C, Li J, Wang T, Zhang Y, Lu Y, et al. 2011. A regulatory gene induces trichome formation and embryo lethality in tomato.Proceedings of theNational Academy of Sciences of the United States, USA108(29): 11836-11841.