木材形成的层级调控机制

解析木材形成机制是林木分子育种研究的前沿。本实验室以木本模式植物杨树为材料,探讨木材形成的激素调控机制。我们发现生长素在杨树茎的形成层区域大量积累,诱导一个功能模块(PaC3H17-PaMYB199)通过双重机制促进形成层分裂。生长素不仅促进PaC3H17 直接抑制PaMYB199 表达,而且增强PaC3H17 和PaMYB199 在蛋白水平互作,减弱PaMYB199 对下游靶基因的抑制,促进形成层分裂。在这个功能模块的下游,形成层干细胞组织者PaWOX4 在特定情况下受E2 连接酶PaDA1 引导发生多聚泛素化,被 26S蛋白酶体降解,在翻译后水平抑制形成层分裂。我们也发现油菜素内酯(BR)主要在转录后水平调控形成层起始和木质部分化,只有 16%的差异基因在mRNA和protein水平表达一致。而且BR合成基因PaCPD1在茎中可能发生可变多腺苷酸化,其3'UTR能够被RNA结合蛋白PaGRP1结合发生mRNA decay,进而抑制其表达、精确合成BR并调控木质部分化。在此基础上,我们创制了速生、高产、耐逆的转基因杨树新材料,部分株系已进入中间试验。