中科院李来庚研究组揭示短肽信号分子调控树木次生生长新机制

来源：植物科学最前沿

地球上，树木能够保持持续生长几百年，甚至上千年，是由于树木维持着具有分生能力的维管形成层细胞。形成层细胞通过分裂分化不断更新木质部和韧皮部组织，确保树木长途运输通道的畅通和正常行使功能。这一次生生长过程表现为树木茎干不断增粗，木材组织不断积累。然而，多年生树木形成层细胞活性是如何被调控和维持？通过什么分子机制来实现？目前还不清楚。2019年6月14日，Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所李来庚研究组题为“A xylem-produced peptide PtrCLE20 inhibits vascular cambium activity in Populus”的研究论文，揭示了木质部来源的CLE20短肽信号分子移动至维管形成层细胞，调控维管形成层活性，协调树木持续地进行次生生长，以及木材组织不断形成和积累的过程。

李来庚研究组发现一个编码CLE20短肽的基因，特异表达在分化过程的木质部细胞中，所产生的短肽分子移动到形成层细胞，抑制细胞分裂活性关键基因（WOX4）的表达，影响形成层细胞分裂活性（如图所示）。过表达PtrCLE20基因使茎干增粗受到抑制，木材组织（次生木质部）积累减少。研究结果显示CLE20短肽在分生细胞中可能被相关受体识别，作为信号分子调控依赖维管形成层分裂活性的树木次生生长过程。该研究发现的木质部产生的CLE20短肽与之前报道的韧皮部产生的CLE41短肽，它们共同在形成层细胞发挥作用，可能作为一对正负调控信号，调节形成层细胞分裂活性，确保次生生长过程得以协调和持续进行。该研究为阐明树木次生生长过程的调控机制发现了一条新的分子信号途径。

朱莹莹（现兰州大学研究员）和宋东亮为本论文共同第一作者，李来庚为通讯作者。本研究得到了国家自然基金委、科技部和中科院等项目的资助。