The Plant Cell | bHLH类转录因子 -FAMA在二穗短柄草和拟南芥气孔发育中的分子调控作用及差异
2022年12月2日 0条评论
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植物是全球碳和水循环的重要参与者。这一作用的核心结构即叶片表面的气孔。植物根据环境条件打开和关闭气孔来调节气体交换，并可以调节气孔的数量。通常情况下，气孔两侧有两个保卫细胞，但草类在每个保卫细胞的两侧有额外的附属细胞，使它们的气孔更好地响应环境信号。一组高度保守的bHLH转录因子能够调节不同物种的气孔发育。FAMA在保卫细胞分化中的功能完全依赖于一个完整的DNA结合域。虽然FAMA的在保卫细胞分化作用在陆地植物中是保守的，但FAMA在拟南芥中显示了额外的功能，例如细胞分裂控制和通过染色质重塑强制执行终末细胞命运。然而，FAMA的作用是否超出了其在其他植物系统中的保卫细胞分化能力尚不清楚。近日，斯坦福大学的研究员在The Plant Cell上在线发表了题为 “Expanded roles and divergent regulation of FAMA in Brachypodium and Arabidopsis stomatal development” 的研究论文，研究表明BdFAMA是确定二穗短柄草(Brachypodium disachyon)气孔保卫细胞命运的必要和充分条件，FAMA的某些作用在气孔独特的不同植物中是相同的，但其他作用则有物种特有的细微差别。研究结果证明了BdFAMA在单子叶/双子叶调控保卫细胞分裂过程中命运的功能保守性，完善了当前气孔bHLH功能的模型。研究人员利用CRISPR/Cas9技术对二穗短柄草的BdFAMA基因进行编辑，能够获得气孔缺失型材料。在过表达BdFAMA基因会导致叶片严重变形，大部分叶片表皮细胞转化为肾型细胞。此外，为了监测BdFAMA在发育中的叶片中的表达，研究人员创建了转录和翻译报告基因，发现BdFAMA在时间上广泛和持续的表达。图1 BdFAMA是气孔保卫细胞分化必需的基因为了测试BdMUTE和BdFAMA之间的调控关系，研究人员创建了在BdMUTE背景下表达BdFAMA 翻译报告基因的转基因系。在未分化复合体中没有观察到YFP信号，表明它们的分化失败确实是由于缺乏BdFAMA。图2 BdFAMA在没有BdMUTE的情况下招募辅助细胞研究人员为了更好地了解BdMUTE和BdFAMA的功能重叠，使用免疫共沉淀(Co-IP)和随后的液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)分析研究了它们在体内的结合伴侣。图3 二穗短柄草气孔bHLH的相互作用同伴的鉴定文章来源：植物生物技术Pbj
