生长素作为重要的植物激素，调控细胞的生长、库强、同化物代谢与分配等，在苹果生长发育和品质形成过程中扮演重要角色。深入探明苹果生长素的代谢调控机制对于株型调控及果实生长发育具有重要意义。BARLEY B RECOMBINANT/BASIC PENTACYSTEINE（BBR/BPC）转录因子是一个小型的植物特异转录因子家族，在调控植物生长发育和激素信号转导过程中发挥重要作用（Monfared等，2011；Wu等2021），但其是否调节木本植物的发育是一个悬而未决的问题。
近日，西北农林科技大学苹果抗逆与品质改良创新团队李明军课题组在The Plant Cell在线发表了题为“The transcription factor MdBPC2 alters apple growth and promotes dwarfing by regulating auxin biosynthesis”的研究论文。该研究报道了一个BBR/BPC家族的MdBPC2转录因子，通过H3K27me3修饰调控苹果生长素生物合成，从而协调苹果的生长和植株结构的新机制。
该研究首先发现了一个在苹果矮化砧木中高表达的BBR/BPC转录因子MdBPC2，过表达该基因会降低株高，改变叶片形态，抑制根系发育，后证实这些表型是由生长素水平降低引起，且苹果中I类和II类BPC在调控植株生长素含量上存在冗余现象。基于组学和生化分析表明，MdBPC2直接结合生长素合成基因MdYUC2a和MdYUC6b启动子中的GAGA-Rich元件，抑制其转录，降低生长素合成能力。进一步通过甲基化分析和互作蛋白筛选研究发现，MdBPC2通过与多梳（polycomb group, PcG）蛋白LIKE HETEROCHROMATIN PROTEIN 1（LHP1）相互作用，促进MdYUC2a和MdYUC6b的组蛋白甲基化修饰(H3K27me3)，抑制其转录；沉默MdLHP1可以逆转MdBPC2对生长素积累的抑制作用。综上，该研究揭示了多年生木本植物通过BPC转录因子调控生长素合成的新机制，为进一步了解植物生长素生物合成转录调控的分子机制提供了重要进展，为优化植物结构和提高产量提供了新的思路。
西北农林科技大学园艺学院博士生赵海艳为论文的第一作者，李明军教授为论文的通讯作者。西北农林科技大学苹果抗逆与品质改良创新团队马锋旺教授、马百全副教授参与了相关研究工作。园艺科学研究中心张静、曹文静、袁阳阳、陈瑞红等老师对本研究提供了技术支持。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省科技创新团队项目和国家苹果产业技术体系的资助。
原文链接：
https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad297/7455220
References
Zhao H, Wan S, Huang Y, Li X, Jiao T, Zhang Z, Ma B, Zhu L, Ma F, Li M. The transcription factor MdBPC2 alters apple growth through regulation of auxin biosynthesis. Plant Cell. 2024. DOI: https://doi/10.1093/plcell/koad297/7455220
Monfared MM, Simon MK, Meister RJ, Roig‐Villanova I, Kooiker M, Colombo L, Fletcher JC, Gasser, CS. Overlapping and antagonistic activities of BASIC PENTACYSTEINE genes affect a range of developmental processes in Arabidopsis. Plant J. 2011:66(6):1020–1031. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-313x.2011.04562.x.
Wu J, Mohamed D, Dowhanik S, Petrella R, Gregis V, Li J, Wu L, Gazzarrini, S. Spatiotemporal Restriction of FUSCA3 Expression by Class I BPCs Promotes Ovule Development and Coordinates Embryo and Endosperm Growth. Plant Cell 2020:32(6):1886–1904. DOI: https://doi.org/10.1105/tpc.19.00764.
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