杨树PagXND1-PagMAN共同参与木质部发育

[目的]木材形成是木本植物木质部分化过程,其调控机制研究一直是热点。XND1(XYLEM NAC DOMAIN1)是 NAC 转录因子中对木质部分化重要的负调控因子,其作为转录激活因子却对木质部分化具有抑制作用。为揭示 XND1 作用机制,通过酵母双杂筛选其互作蛋白,检测关键候选蛋白转录活性,筛选出一个互作的转录抑制因子 MAN,并利用双分子荧光互补验证 PagMAN 与 PagXND1 的互作关系。研究 PagMAN 与 PagXND1 结合在木质部发育过程的作用机制,为后续研究木材形成的分子调控提供基础。[方法]通过农杆菌遗传转化创制PPagMAN::GUS转基因杨树,通过GUS染色分析 PagMAN 在不同组织中的表达模式;创制 PagMAN 超表达杨树后,对其进行生长表型观察;通过切片显微镜观察,分析PagMAN 对杨树木质部发育的影响。[结果]通过 GUS 染色技术原位验证 PagMAN 与 PagXND1 有类似的表达模式,主要在杨树木质部中表达,两者共同参与木质部的发育。表型观察发现,超表达 PagMAN的植株表现出与超表达 XND1 相似的表型,植株矮小;维管木质部结构分析,超表达 PagMAN 能够抑制木质部的发育;木质部纤维细胞、导管细胞变短;同时,细胞壁成分测定与细胞壁厚度统计分析显示,超表达 PagMAN 杨树中木质素含量减少,但纤维素含量增加,且导管细胞和纤维细胞的细胞壁加厚,表明PagMAN 影响杨树木质部分化与次生壁形成。[结论]PagMAN 与 PagXND1 共同参与木质部的发育,PagMAN 作为转录抑制因子与 PagXND1 相结合共同参与调控木质部的分化。