WAK106-E2Fa-DPb1-UGT74E2模块的等位基因变异调控毛白杨的纤维品质

木材的形成与碳水化合物代谢途径错综复杂,支撑了树木生产可再生资源的能力,并提供重要的生态系统服务,目前为止,控制木本植物纤维品质的遗传调控机制仍然报道甚少。在本研究中,我们利用 22 个杨树样本的基因表达谱,确定了一个关键模块,其中包括 158 个与木材形成有关的高优先级核心基因。首先,我们在 435 个毛杨自然群体中进行了关键模块的关联研究分析,确定PtoDPb1 是通过碳水化合物代谢途径促进二次级生长的关键基因。而后,过表达 PtoDPb1 导致转基因杨树的纤维素含量增加了 13.47%,纤维长度减少了 73.69μm,纤维宽度增加了 3.81μm.此外,通过共表达模式、转录组和表达数量性状核苷酸(eQTN)定位分析,我们鉴定了PtoDPb1 介导的PtoWAK106-PtoDPb1-PtoE2Fa-PtoUGT74E2 遗传模块,该模块与杨树纤维特性有关。最后,我们还发现了两种PtoDPb1 单倍型,它们分别影响了PtoE2Fa-PtoDPb1和PtoDPb1-PtoWAK106 之间的蛋白相互作用效率。并且PtoE2Fa-PtoDPbHap1复合物对PtoUGT74E2 启动子的转录激活活性显著高于 PtoE2Fa-PtoDPb1Hap2 复合物。综上所述,我们的研究结果为 PtoDPb1 介导的杨树纤维品质的调控机制提供了新的见解,并为通过分子设计加快木本植物的遗传育种提供了一个实用的模块。