茄科酸漿屬（Physalis）宿存花萼在受精后隨果實(shí)發(fā)育迅速膨大而包裹漿果，形成“中國燈籠”（Chinese lantern）這一形態(tài)創(chuàng)新（morphological novelty）。毛酸漿（P. floridana）“雙層燈籠”突變體（doll1, double-layered-lantern 1）表現(xiàn)為花瓣萼片化（具雙層花萼）和雄蕊心皮化。該突變體是由B類MADS-box基因PFGLO1（DOLL1）缺失所致（Zhang et al., 2014 Plant Physiology）。doll1授野生型花粉后很難結(jié)實(shí)，表明其心皮功能受到顯著影響，但B類MADS-box基因如何調(diào)控心皮發(fā)育功能及其調(diào)控機(jī)制尚不明確。 近日，植物所公丕昌（第九批會員）副研究員對DOLL1影響心皮發(fā)育的機(jī)制進(jìn)行了解析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)DOLL1在多個層面上影響心皮的發(fā)育與功能，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)、花粉管導(dǎo)向功能、胚珠數(shù)目和胚囊發(fā)育等過程；并進(jìn)一步闡明DOLL1異位表達(dá)到心皮，招募心皮特異表達(dá)的YABBY轉(zhuǎn)錄因子基因P. floridana CRABS CLAW（PFCRC）為下游基因是DOLL1實(shí)現(xiàn)其在心皮發(fā)育調(diào)控這一新功能的重要途徑。研究發(fā)現(xiàn)，DOLL1及其旁系同源基因PFGLO2通過與PFCRC間的遺傳互作調(diào)控毛酸漿花器官的發(fā)育。PFCRC不直接調(diào)控DOLL1，但在第4輪花器官（心皮）中，DOLL1可結(jié)合PFCRC啟動子上的CArG-box元件正調(diào)控PFCRC表達(dá)，調(diào)控心皮發(fā)育。DOLL1功能缺失后（doll1背景），原生心皮中PFCRC顯著下調(diào)，影響心皮正常發(fā)育；但PFCRC還會被招募而表達(dá)至第2，3輪花器官中，PFCRC可結(jié)合于PFGLO2啟動子上的YABBY結(jié)合位點(diǎn)抑制 PFGLO2表達(dá)，從而參與花瓣和雄蕊身份調(diào)控過程，這一點(diǎn)也得到doll1和pfcrc雙基因突變體變異的支持。研究還發(fā)現(xiàn)，PFCRC也是一個具多效性的基因。特別地，通過CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)獲得的毛酸漿PFCRC基因編輯突變體pfcrc，特異地改變了心皮的發(fā)育，即原本由2心皮愈合的子房變成了完全開放的具背腹性的片狀結(jié)構(gòu)，且數(shù)目變?yōu)槎鄠�（11-14）呈螺旋狀排列，每個片狀器官基部邊緣處著生0-3個裸露胚珠，這與裸子植物大孢子葉球類似。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明，PFCRC直系同源基因支系的YABBY轉(zhuǎn)錄因子家族是被子植物祖先中特有基因復(fù)制的結(jié)果。這些結(jié)果表明PFCRC類基因的起源可能與心皮的起源密切相關(guān)。上述研究結(jié)果為理解B類MADS-box基因和PFCRC類基因在花發(fā)育中的功能進(jìn)化提供了新證據(jù)，有助于理解基因多效性的形成，并為理解心皮的起源與發(fā)育提供了新思路。 該研究成果于6月28日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Experimental Botany。中科院植物所公丕昌（第九批會員）副研究員，已畢業(yè)碩士研究生宋春靜和在讀碩士研究生劉洪巖為論文共同第一作者，賀超英研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金，中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和中科院青促會等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1093/jxb/erab309 
公丕昌會員簡介 
公丕昌，博士，中國科學(xué)院植物研究所副研究員，2014年在中科院植物所獲得博士學(xué)位并留所工作�？蒲泄ぷ髦饕獓@外顯子拼接復(fù)合體（EJC）和花發(fā)育相關(guān)基因開展植物基因家族的進(jìn)化和功能分化研究，旨在揭示植物育性決定、心皮起源和進(jìn)化的分子機(jī)制。目前以第一作者和合作作者身份在Trends in Plant Science, The Plant Cell, Plant Physiology, The Plant Journal, Journal of Experimental Botany, Plant and Cell Physiology, Plant Molecular Biology等刊物發(fā)表研究論文10余篇，申請國家專利1項(xiàng)。主持國家自然科學(xué)基金青年基金和面上項(xiàng)目1項(xiàng)，2019年入選中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會。e-mail: gongpeichang@ibcas.ac.cn
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