4月23日，Communications Biology 在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所分子遺傳國家重點實驗室肖晗研究組題為Domain-specific expression of meristematic genes is defined by the LITTLE ZIPPER protein DTM in tomato 的研究，該研究揭示了番茄分生組織發(fā)育調(diào)控的新機制。

 

　　番茄是重要的園藝作物和果實發(fā)育的模式植物。野生番茄果實只有普通葡萄大小（1-2厘米），經(jīng)過長期的人類馴化和育種改良后，番茄增大了數(shù)十至上百倍。由于植物地上部分的細胞來源于莖尖分生組織或其轉(zhuǎn)化而來的側(cè)生分生組織和花分生組織，果實大小與莖尖分生組織（SAM）發(fā)育密不可分。研究表明，莖尖分生組織（SAM）的發(fā)育依賴CLAVATA （CLV）-WUSCHEL （WUS）途徑來維持其干細胞活性。

 

　　該研究報道了一個從EMS誘變?nèi)后w中鑒定到的分生組織發(fā)育異常突變體dtm-1（defective tomato meristems -1）。dtm-1突變體莖扁大扭曲，葉序、花和果實的發(fā)育也受到嚴重影響。圖位克隆發(fā)現(xiàn)DTM編碼一個LITTLE ZIPPER類的微蛋白。DTM與HD-ZIP III轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，在翻譯后水平上調(diào)控后者的活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，DTM在SAM的中心區(qū)（CZ）表達，與HD-ZIP III轉(zhuǎn)錄因子REV一起控制CLV3和WUS在SAM中的表達區(qū)域。有意思的是，雖然番茄基因組含有5個LITTLE ZIPPER和6個HD-ZIP III基因，多于擬南芥，這兩個基因家族成員間的功能冗余程度較低，dtm和rev單突變足以產(chǎn)生嚴重的SAM表型。該研究提出了DTM與REV形成負反饋環(huán)調(diào)控CLV-WUS信號途徑的作用區(qū)域，從而維持莖尖分生組織干細胞穩(wěn)態(tài)的分子機制。因為CLV3和WUS是決定番茄心室數(shù)目的兩個關(guān)鍵基因，在馴化過程中受到選擇，該研究成果不僅有助于了解不同物種間在植物干細胞維持和分化調(diào)控機制上的異同，也為番茄等作物的果實性狀改良提供重要理論基礎(chǔ)。

 

　　分子植物創(chuàng)新中心博士后徐倩為該論文的第一作者，研究員肖晗為通訊作者。該研究得到科技部、國家自然科學(xué)基金委、植物分子遺傳國家重點實驗室和中國博士后科學(xué)基金的資助。