中国林科院林业所卢孟柱课题组发现杨树ERF81调控木质素合成新机制

木质素是木质部细胞次生壁的重要组成成分，对木本植物生长发育和木材品质具有重要影响。近年来研究人员发现乙烯响应因子（ethylene response factors，ERFs）作为植物中数量最多的一类转录因子，参与调控杨树木质部细胞次生壁化学组成，并影响木质部细胞扩张，但其分子机制尚不清楚。

JIPB近日在线发表了中国林科院林业所卢孟柱课题组题为“PagERF81 regulates lignin synthesis and xylem cell differentiation in poplar”的研究论文（https://doi.org/10.1111/ji‍pb.13453）。该研究发现杨树PagERF81直接或间接抑制多个木质素合成相关基因表达，减少木质素在次生细胞壁的沉积，并影响木质部导管细胞的密度和大小。

通过组织表达分析，研究人员发现PagERF81在成熟节间的发育木质部中大量表达。利用基因编辑技术敲除该基因，增加了突变体植株导管细胞密度，同时降低了导管细胞面积。另外，敲除该基因后次生壁木质素含量显著上升，RNA-seq数据显示突变体植株中多个木质素合成相关基因（PagPAL，PagCOMT1，PagCCR1，PagCAD6和Pag4CLL9）上调表达。过量表达PagERF81降低了转基因植株木质素含量，且PagCCR1, PagCAD6和Pag4CLL9基因表达显著下调。拟南芥原生质体瞬时转录激活实验表明，PagERF81显著抑制PagCCR1，PagCAD6和Pag4CLL9的表达。酵母单杂交和凝胶阻滞实验显示，PagERF81能够直接结合PagCCR1启动子GCC盒并激活该基因表达。研究揭示了杨树中调控木质素合成的关键转录因子PagERF81及其调控机制，对于杨树材性改良分子育种具有重要意义。

卢孟柱研究员课题组近年来在木材形成的分子机制研究中取得了一系列进展，鉴定了PagKNAT2/6b、PagSAG101a、PagGRF12a等调控木材形成的关键基因并揭示了其作用机制( Zhao et al., 2020; Wang et al., 2021; He et al., 2022)。

论文第一作者为博士生赵新伟，卢孟柱研究员和赵树堂副研究员为共同通讯作者，青岛农业大学柴国华教授和王巧博士也参与了该项研究工作。研究得到了科技部重点研发计划等项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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