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東北林業大學在木材形成轉錄調控研究方面取得進展
近日，東北林業大學林木遺傳育種國家重點實驗室李偉研究組和姜立泉研究組合作，在植物學期刊Plant Physiology上在線發表題為“MYB transcription factor 161 mediates feedback regulation of Secondary wall-associated NAC-Domain 1 family genes for wood formation”的研究論文。李偉教授和姜立泉教授為通訊作者，林木遺傳育種國家重點實驗室在讀博士研究生王志鳳為di一作者。此項研究同時被選為Plant Physiology雜志11月的封面論文。
該研究揭示了PtrMYB161轉錄因子通過反饋調節木材形成調控網絡進而影響楊樹木質部纖維細胞發育、次生細胞壁加厚及木材化學組分合成，為利用分子育種技術進行林木材性改良提供了新線索。
木材形成是一個復雜的發育過程，受到不同水平的分子網絡調控。在本團隊的前期研究結果中，揭示了木材形成中關鍵轉錄因子PtrSND1-B1介導的基因轉錄調控網絡（Lin et al 2013, Plant Cell），并在此基礎上進一步構建PtrSND1-B1介導的木材形成多層級基因調控網絡，發現木材形成過程存在轉錄因子-DNA互作和蛋白-蛋白互作共同決定的穩態調控機制，其中PtrMYB161位于該網絡的第三層，直接結合并激活5個木材組分合成酶基因的表達（Chen et al 2019, Plant Cell）。
新研究發現，PtrMYB161基因在楊樹木質部纖維細胞中高豐度表達，過表達該基因導致木質部纖維細胞數量減少且次生壁變薄，而導管細胞數量增加且次生細胞壁厚度沒有明顯變化。過表達PtrMYB161基因同時嚴重影響轉基因植株的木材成分，使纖維素主要成分葡萄糖和半纖維素主要成分木糖含量各降低~50%，S（Syringyl）型木質素降低~57%，而G（Guaiacyl）型木質素增加~115%。進一步研究發現，PtrMYB161通過直接結合并反饋調節木材形成多層級調控網絡中位于di一層PtrSND1s家族成員和第二層PtrMYB021的表達，進而對整個木材形成網絡進行抑制。綜合分析以上結果表明，在木材形成多層級基因調控網絡中，PtrMYB161發揮轉錄激活或抑制作用協同調控楊樹木材形成。