分子植物卓越中心发现控制树木茎干生长的信号模块

文章来源:分子植物科学卓越创新中心  |  发布时间:2023-03-16  |  【打印】 【关闭

  

  树木具有独特的形成层干细胞分裂和分化,不断更新维管系统使得茎干得以增粗,赋予多年生树木无限期不断生长的特性。树木生长过程通过吸收固定二氧化碳生产人类必需的可再生环保木材材料,同时提供人类所需氧气。决定树木茎干生长的形成层干细胞分裂和分化受到复杂的信号系统控制,目前对这些信号如何被受体捕获和传导的认识还很不清楚。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心李来庚研究组发现了一个类受体蛋白激酶基因ASX,该基因在树木木材形成与细胞壁加厚合成过程中发挥了重要的信号传导作用。通过基因编辑技术敲除该基因后,尽管形成层细胞分裂仍可进行,但分裂后的细胞分化为木质部过程受阻,细胞不能进行正常的细胞壁加厚。ASX定位在细胞质膜上,与SERK2和SERK4蛋白相互作用形成复合体。SERK2和SERK4可催化ASX磷酸化。研究结果显示ASX与SERK构成了一个分子模块进行信号传导,所传导的信号控制了树木茎干木质部分化和细胞壁加厚的基因表达程序。

  本研究发现了ASX-SERK信号模块调控树木木材形成,该发现不仅对阐明和认识树木形成层细胞分化的调控信号开辟了一个新的窗口,而且为调控木材细胞壁加厚、培育具有理想木材特性的树木提供了新思路。研究结果于2023年3月15日发表在国际学术期刊New Phytologist上“Screening genome-editing knockouts reveals the receptor-like kinase ASX role in regulations of secondary xylem development in Populus”。

  中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士研究生谢志和钟玉,浙江农林大学桂金山博士为论文共同第一作者,李来庚研究员为通讯作者。本项研究得到了科技部重点研发专项和中国科学院等项目的资助。

  原文链接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.18881

ASX-SERK分子模块传导信号,调控树木木质部分化和细胞壁合成