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近日,来自首都师范大学和中国农业大学的研究团队合作在Plant Physiology上在线发表了题为“SKI-INTERACTING PROTEIN interacts with SHOOT MERISTEMLESS to regulate shoot apical meristem formation”的研究论文,揭示了SKIP调控顶端分生组织分化的分子机制。

植物的地上部分由茎顶端分生组织(SAM)分化而来,同源异型基因KNOX家族对SAM形成和维持至关重要,其中STM在SAM特异表达,STM与BELL家族的蛋白互作在转录水平调控一系列激素等相关基因的表达,其功能丧失导致SAM缺失。此前该团队一系列研究结果表明SKIP参与基因转录和可变剪接两个过程:作为剪接因子,SKIP通调控基因前体mRNA可变剪接参与植物对环境变化的适应性调控;作为转录因子,SKIP与Paf1复合体互作调控FLC的转录,参与植物开花调控。另外,skip突变体除表现出环境适应和发育时序上的缺陷外,还具有明显的发育缺陷。

在这项最新的研究中,研究人员发现SKIP和KNOX家族蛋白STM在植物体内存在直接相互作用,SKIP突变导致SAM形成缺陷,特异性地在SAM区域表达SKIP能够完全恢复skip突变体SAM发育缺陷和后续的发育表型,而在SAM区域特异敲除SKIP的功能导致植株SAM缺失;同时观察到SKIP和STM均结合在SAM发育所需基因如STM、KNAT1、CLV3、GA2OX1的启动子区域并激活这些基因的表达;另外,Paf1复合体组分突变同样导致SAM发育缺陷,而且Paf1复合体的组分ELF7与STM也存在相互作用 (图1)。

图1. SKIP-STM调控基因表达和SAM形成的模型

综上所述,该研究证实了SKIP是STM转录复合体中的一个新组分,对理解STM转录复合体调控基因表达的分子机制有重要意义;同时揭示了SKIP调控植物顶端分升组织分化这一新功能以及SKIP通过与KNOX家族蛋白相互作用转录调控SAM形成与维持必需基因表达的新机制。

中国农业大学农学和生物技术学院博士研究生李瑞琪为论文第一作者,首都师范大学生命科学学院马力耕教授为论文通讯作者,中国农业大学农学和生物技术学院段留生教授和首都师范大学生命科学学院曹颖副教授参与研究工作的指导、论文的写作和修改。该项工作得到国家自然科学基金委面上项目资助。

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac241

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