植物所揭示B类MADS-box基因调控心皮发育的新功能及机制

    茄科酸浆属宿存花萼在受精后随果实发育迅速膨大而包裹浆果，形成“中国灯笼”这一创新结构。此前，中国科学院植物研究所贺超英课题组分离到一个毛酸浆“双层灯笼”突变体doll1，该突变体花瓣萼片化（具双层花萼）和雄蕊心皮化，这是典型的B功能基因突变结果，研究证实doll1是由B类MADS-box基因PFGLO1(DOLL1)缺失所致，给doll1授野生型花粉后也很难结实，这表明心皮功能受到显著影响，但尚不明确B类MADS-box基因如何调控心皮发育功能及其调控机制。

　　该研究中，研究人员解析了DOLL1影响心皮发育的机制，结果发现，DOLL1在多个层面上影响心皮的发育与功能，包括形态结构、花粉管导向功能、胚珠数目和胚囊发育等过程。研究进一步阐明DOLL1异位表达到心皮，招募心皮特异表达的YABBY转录因子基因PFCRC为下游基因是DOLL1实现其在心皮发育调控这一新功能的重要途径。此外，该研究还发现，PFCRC也是一个具多效性的基因。特别地，通过CRISPR-Cas9基因编辑技术获得的毛酸浆PFCRC基因编辑突变体pfcrc，特异地改变了心皮的发育，即原本由2心皮愈合的子房变成了完全开放的具背腹性的片状结构，且数目变为多个（11-14），呈螺旋状排列，每个片状器官基部边缘处着生0-3个裸露胚珠。上述研究结果为理解B类MADS-box基因和PFCRC类基因在花发育中的功能进化提供了新证据，有助于理解基因多效性的形成，并为理解心皮的起源与发育提供了新思路。

　　相关研究成果于6月28日在线发表在Journal of Experimental Botany上。研究工作获得国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和中科院青年创新促进会等的资助。

　　论文链接 

　　毛酸浆B类MADS-box基因调控心皮发育的新功能及其机制。（A）野生型（WT）花；（B）doll1花；（C）CRISPR-Cas9编辑突变体pfcrc的花；（D）双突变体doll1-pfcrc的花；（E）pfcrc的心皮及其分解；（F）B-类MADS-box基因和PFCRC遗传互作调控花发育的工作模型

内容来源：中国科学院