東北林業(yè)大學(xué)科研組在木材形成的轉(zhuǎn)錄因子和染色質(zhì)結(jié)合多層級調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究上取得最新進(jìn)展

    日前，東北林業(yè)大學(xué)林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研人員在Plant Cell 雜志上在線發(fā)表題為“Hierarchical Transcription-Factor and Chromatin Binding Network for Wood Formation in Populus trichocarpa”文章，為提高森林生產(chǎn)力提供了一條嶄新且精確的遺傳改良途徑，該論文被Plant Cell雜志列入周最熱門的前5篇論文之一。

　　林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生陳昊和王鵬宇副教授為該論文的共同第一作者，姜立泉教授和李偉教授為該論文的共同通訊作者。另外9位林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的成員也參與了該項研究工作。該研究是由國家自然科學(xué)基金委、國家博士后科研基金、中組部青年千人計劃、教育部高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計劃（“111”計劃）和林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新項目等項目資助。

　　木材是世界上含量最豐富的可再生資源，是制漿造紙、房屋建造以及家具制作的重要原材料，并且也是重要的生物質(zhì)能源材料。木材形成是一個復(fù)雜的發(fā)育過程，包括維管形成層分化產(chǎn)生次生木質(zhì)部細(xì)胞以及細(xì)胞壁的加厚。深入了解木材形成的精細(xì)分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，可以利用分子育種技術(shù)創(chuàng)制滿足人們生產(chǎn)和生活需求材質(zhì)材性的林木新品種。

　　林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姜立泉研究組和李偉研究組合作，利用毛果楊木質(zhì)部原生質(zhì)體系統(tǒng)（Lin et al., 2014, Nature Protocols），整合轉(zhuǎn)錄組學(xué)和染色質(zhì)分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建了以關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子PtrSND1-B1介導(dǎo)的木材形成轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)（Transcriptional Regulatory Network, TRN）。該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)包括四個層級，具有定量調(diào)控特性的TF-DNA互作構(gòu)成了一個特異性調(diào)控關(guān)系，即轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控如何通過這些互作被轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而激活用以木材形成的細(xì)胞壁基因（也稱木材形成的效應(yīng)基因）。研究發(fā)現(xiàn)，PtrSND1-B1介導(dǎo)了57個特異的TF-DNA直接互作，研究人員在30種基因型的轉(zhuǎn)基因毛果楊中對這57種直接互作中的42種進(jìn)行體內(nèi)檢測，其中約有90%的互作均在體內(nèi)發(fā)揮作用，表明該TRN具有非常高的準(zhǔn)確性。同時，TRN揭示了存在于不同轉(zhuǎn)錄因子中的共同調(diào)控靶點(diǎn)，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了9種新的TF蛋白復(fù)合物（蛋白二聚體和三聚體），這些復(fù)合物參與調(diào)節(jié)特定類型木質(zhì)素的生物合成。通過對轉(zhuǎn)錄因子PtrSND1-B1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究，揭示了木材形成的過程可能涉及到一種調(diào)控穩(wěn)態(tài)，這種體內(nèi)的調(diào)控穩(wěn)態(tài)則由TF-DNA互作調(diào)控和TF-TF（蛋白-蛋白）互作調(diào)控的組合共同決定。