近日，我院顾连峰教授课题组在《植物学杂志》The Plant Journal期刊发表了题为“Overexpression of the ABA-responsive transcription factor PtrMYBH alters shoot apical meristem, xylem, root, and leaf development in Populus”《过表达ABA响应转录因子PtrMYBH改变杨树茎尖分生组织、木质部、根及叶片的发育》论文。揭示了PtrMYBH转录因子在杨树生长发育当中的重要作用。
脱落酸（ABA）是植物重要的激素，介导植物的胁迫响应和生长调控，但ABA 响应转录因子在杨树生长发育中的作用的研究仍较为有限。首先对ABA处理后多个时间点毛果杨材料进行筛选获得一个表达量显著上调的MYB转录因子PtrMYBH。通过对该基因构建过表达载体，获得三个独立的OE-MYBH转基因银中杨（Populus alba ‘Berolinensis’）株系 (图一)。OE-MYBH株系有明显的叶片畸形，包括叶片缩小、卷曲和出现黑斑，其畸形程度与PtrMYBH的过表达水平呈正相关。通过对叶片微观结构进行观察，发现PtrMYBH可调控气孔的生长和发育，导致气孔长度和孔径减少以及叶片结构异常。此外，PtrMYBH还影响根的发育，与野生型相比，过表达株系的不定根数量增加，长度缩短，同时根伸长区的形态也发生变化。 此外，在OE-MYBH杨树的顶端分生组织和次生木质部中也观察到了形态变化。
图一 杨树PtrMYBH过表达材料表型及生理指标检测
通过对WT与OE-MYBH株系的叶片进行NBT和DAB染色、H2O2含量测定、POD相关基因的分析，结果表明OE-MYBH株系中ROS含量上调，鉴于OE-MYB与WT株系的一系列表型差异与ROS在植株体内积累带来的影响一致，表明MYB转录因子可以通过活性氧途径影响植株的生长发育。进一步结合OE-PtrMYBH材料组学分析与RNAi-PabMYBH材料RT-qPCR分析，筛选出与顶端分生组织和次生木质部发育相关的PabEP和PabRPs等候选基因，MYBH通过影响上述关键候选基因的表达进而调控植株的生长发育 (图二)。
图二 杨树PtrMYBH过表达材料组织切片及关键候选基因表达分析
对WT与OE-MYBH株系施加外源ABA处理，PtrMYBH高表达的杨树所表现出的生长抑制现象与ABA对杨树生长的影响（叶尖损伤、提前落叶和生长受阻）一致 (图三)，进一步表明PtrMYBH 在ABA反应中的关键作用。 综上所述，本研究揭示了PtrMYBH参与了调控杨树生长发育的多个方面，并与ABA信号转导途径的关联性, 为进一步阐明PtrMYBH的精确调控机制提供了参考。
图三PtrMYBH响应ABA并调控生长发育示意图
福建农林大学林学院本科生刘子琪为论文第一作者，樊晓梦、刘旭庆和张泽宇等成员参与了相关工作。福建农林大学未来技术学院 海峡联合研究院顾连峰教授为通讯作者。该研究获得国家重点研发计划项目（2023YFD2200201）、科技创新项目（KFB23180和KFB24096A）和福建农林大学林学高峰学科建设项目（72202200205）的支持。
全文链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70337
作者简介:
刘子琪 (第一作者)，林学院2021级森林保护专业本科生，获得校优秀毕业论文。主要研究方向为林木生长发育调控的分子机制，本科期间以第一和参与作者发表SCI论文2篇。
刘子琪 (第一作者, 左三)
顾连峰, 福建农林大学蛋白组学研究中心教授, 博士生导师, 长期从事林木表观遗传学调控研究, 先后主持多项国家自然科学基金面上项目和重点研发专项子课题。荣获中国林业青年科技奖和梁希林业科学技术奖。在林学领域以独立通讯作者在Genome Biology、New Phytologist、Plant Physiology、Tree Physiology、Plant Journal、Plant, Cell & Environment 和Journal of Integrative Plant Biology等期刊发表SCI论文。欢迎有志于林木表观遗传学的本科生来课题组进行毕业设计。
