近日，來(lái)自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院的研究人員在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上發(fā)表了題為“A regulatory gene induces trichome formation and embryo lethality in tomato”（番茄表皮毛形成及胚胎致死的調(diào)控機(jī)制）的論文。

 

論文的第一作者為華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院的碩博連讀生楊長(zhǎng)憲，通訊作者為該院葉志彪教授。葉志彪教授現(xiàn)任職作物遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家農(nóng)作物分子育種中心固定研究人員，國(guó)家植物基因中心（武漢）研究人員，享受?chē)?guó)務(wù)院政府特殊津貼，國(guó)家“863”計(jì)劃“十五周年”先進(jìn)個(gè)人。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家發(fā)改委、“948”等科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。先后獲得部省級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)勵(lì)4項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)，申請(qǐng)專(zhuān)利5項(xiàng)，審定品種3項(xiàng)。發(fā)表論文和專(zhuān)著80余篇，其中SCI收錄論文15篇。

 

陸地植物表皮毛起始于植物表皮細(xì)胞，它們有單細(xì)胞和多細(xì)胞兩種類(lèi)型。表皮毛作為研究植物細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控的模式系統(tǒng)，越來(lái)越受到人們的重視。擬南芥表皮毛作為典型的單細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其調(diào)控機(jī)制已經(jīng)進(jìn)行了深入的研究，即通過(guò)MYB-bHLH-WD40 蛋白復(fù)合體調(diào)節(jié)下游基因的表達(dá)，從而控制表皮毛的分化發(fā)育。棉花纖維與擬南芥表皮毛發(fā)生機(jī)制相似。然而科學(xué)家們對(duì)于番茄、矮牽牛、煙草等體表的多細(xì)胞表皮毛起始分化的調(diào)控機(jī)制還不是很清楚。

 

在這篇文章中，研究人員通過(guò)圖位克隆的方法分離并鑒定了番茄多細(xì)胞表皮毛形成的關(guān)鍵基因—Woolly (Wo)，并深入研究了該基因參與番茄表皮毛形成的調(diào)控途徑，即Wo通過(guò)蛋白互作的方式促進(jìn)細(xì)胞周期相關(guān)基因—SlCycB2 的表達(dá)，從而促使細(xì)胞從G2期向M期的轉(zhuǎn)換，最終促進(jìn)表皮毛的形成。同時(shí)，由于Wo基因純合后會(huì)導(dǎo)致番茄胚胎的敗育，因此該基因的分離對(duì)于揭示番茄胚胎發(fā)育的機(jī)理也具有重要意義。

 

新研究結(jié)果表明番茄表皮毛形成的調(diào)控模式不同于擬南芥表皮毛，是一種新的調(diào)控機(jī)制。該機(jī)制的發(fā)現(xiàn)對(duì)于揭示植物細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控的多樣性具有十分重要的價(jià)值。

 

另外，番茄表皮毛在抵抗蚜蟲(chóng)及其傳播的黃瓜花葉病毒、煙草花葉病毒、黃化曲葉病毒等方面發(fā)揮重要作用。目前我國(guó)已培育出多個(gè)多毛番茄品種應(yīng)用于生產(chǎn)，但因多毛的發(fā)生與胚胎純合子致死相關(guān)聯(lián)，所培育出來(lái)的番茄一代雜交品種總是為“多毛”和“無(wú)毛”兩類(lèi)植株的混合群體，種植需剔除“無(wú)毛”的植株。該研究對(duì)破解“多毛”與“純合子致死”難題奠定了基礎(chǔ)。