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我院秦源教授团队在《The Plant Cell》发表植物胚珠发育研究新进展

花匠小妙招
2024-12-06 02:05

近日，国际知名学术期刊《The Plant Cell》（大类一区，TOP期刊, IF=9.618）在线发表我院秦源教授团队题为“Spatiotemporal control of miR398 biogenesis via chromatin remodeling and kinase signaling ensures proper ovule development”的研究论文。此项研究揭示了染色质重塑复合物SWR1与ERECTA受体激酶信号途径通过时空调节miR398的生物合成调控拟南芥胚珠发育的分子机制。

本研究的模式图

多细胞生物体的发育需要不同组织器官之间的协同生长和形态发生。胚珠是高等植物的雌性生殖器官，受精后发育成为种子。雌配子体和孢子体组织之间的协同发育对胚珠形态建成至关重要，但两者之间的调控关系和协同发育的机理还很不清晰。

染色质重塑是基因表达表观遗传水平上调控的主要方式之一。秦源课题组前期研究显示染色质重塑复合物SWR1在调控雌配子体发育（2014 Plant Cell; 2017 Molecular Plant；2018 PNAS）中发挥了重要的作用，为了进一步揭示SWR1调控雌配子体发育的作用机理，本研究首先以染色质重塑复合物SWR1成员arp6突变体为背景进行EMS化学诱变，筛选arp6的增强子突变株系并获得一个育性缺陷显著降低的增强子突变体zw823。鉴定并克隆发现它是受体激酶ERECTA（ER）基因的新突变体命名为er-119（2017 New Phytologist）。通过正反交遗传实验、花粉管导向实验和胚珠透明观察，发现arp6 er-119突变体结实率显著降低是因为胚珠的雌配子体发育缺陷，胚珠无法吸引花粉管和受精而导致败育。遗传实验表明染色质重塑复合物SWR1与受体激酶ER信号途径相互作用共同调控雌配子体和珠被的发育。染色质重塑复合物SWR1与ER信号途径共同抑制MIR398基因在早期的雌配子体中转录。进一步研究发现，研究发现miR398的空间分布也受到严格的调控，pri-miR398c在雌配子体中转录，但被转运到胚珠孢子体组织中进行加工。同时，SWR1与ER信号途径还激活AGO10在合点端表达，将miR398固定和隔离在合点端，使其不能转移到雌配子体中，从而确保miR398靶基因AGL51/52/78在胚囊中正常表达。AGL51/52/78在雌配子体中的表达不仅对雌配子体组织的正常发育起重要作用，对孢子体珠被组织的生长也发挥重要作用。

这些发现揭示了一条调控雌配子和胚珠发育的新途径，该途径包含染色质重塑复合体SWR1、ER受体激酶、miR398、AGO10、以及AGL51/AGL52/AGL78转录因子。本研究结果为进一步理解雌配子体和孢子体的协同发育调控提供了新的见解。美国唐纳德丹佛斯植物科学中心Junpeng Zhan博士在《The Plant Cell》同期发表题为“Get out and stay out: Spatiotemporally regulated miR398 biogenesis enables proper ovule development”评论文章，对本研究成果进行评述。

福建农林大学生命科学学院讲师蔡汉阳博士为该论文的第一作者，福建农林大学生命科学学院秦源教授为通讯作者。该研究成果得到国家自然科学基金、广西特聘专家、广西科技重大专项和国家现代农业产业技术体系项目的资助。

论文链接：

https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab056/6133243?searchresult=1