夏桂先研究新成果登植物学权威期刊

　　

生物通报道：来自中科院微生物研究所，武汉大学的研究人员发表了题为“The Tobacco BLADE-ON-PETIOLE 2 Gene Mediates Differentiation of the Corolla Abscission Zone by Controlling Longitudinal Cell Expansion”的文章，从烟草中分离出BOP (BLADE-ON-PETIOL)基因家族成员之一：NtBOP2，解析了植物花冠脱落机制，相关成果公布在Plant Physiology杂志上。

文章的通讯作者是微生物研究所植物基因组学国家重点实验室夏桂先研究员，第一作者是夏桂先研究组的博士生武晓敏。夏桂先研究组主要研究方向是棉纤维发育相关基因的分离及功能分析，以及盐生植物耐盐相关基因的克隆和功能分析。

花朵盛开，又悄然飘落，这是大家最熟悉不过的自然现象，那么究竟是什么原因引起了花瓣的凋落？植物花器官脱落一般都发生在将要脱落部分的基部，这个特定区域叫做离层（abscission zone)。目前对离层形成的分子生物学和细胞学机制了解较少。

在这篇文章中，研究人员从烟草中分离出BOP (BLADE-ON-PETIOL)基因家族成员之一——NtBOP2。研究表明，如果该基因的表达受到抑制，则烟草的花冠不能正常脱落，究其原因是因为离层区细胞异常伸长，导致离层形成受阻。进一步分析表明，NtBOP2可能通过与TAG转录因子协同作用来控制细胞伸长，由此促进烟草花冠离层细胞的分化。

这些研究结果显示了NtBOP2基因在花器官离层形成过程中的重要功能。该项研究不仅增进了我们对植物花器官脱落机制的认识，也为利用基因工程方法减少农作物或园艺植物器官脱落提供了新的思路。

近期取得了不少植物基础研究的新成果，比如植物为何向光生长，植物大小由何决定，以及植物“呼吸”减缓全球变暖等。还有来自清华大学的施一公教授在Nature杂志上解析了植物拟南芥感受紫外线B波段（280-315 nm）的光受体UVR8的晶体结构，并对其感光机理做出了解释。

在相关研究中，研究人员获得了UVR8野生型以及两个突变体的高分辨率晶体结构（1.8埃-2.0埃）。这些结构显示，UVR8在紫外线B波段光照之前，是一个由两个相同的单体形成的二聚体，其中每个单体由7个富含b-折叠的WD40结构域组成。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The Tobacco BLADE-ON-PETIOLE 2 Gene Mediates Differentiation of the Corolla Abscission Zone by Controlling Longitudinal Cell Expansion

The BOP (BLADE-ON-PETIOL) genes of Arabidopsis have been shown to play an essential role in floral abscission by specialising the abscission zone (AZ) anatomy. However, the molecular and cellular mechanism that underlies differentiation of the AZ is largely unknown. In this study, we identified a tobacco homolog of BOP (designated NtBOP2) and characterised its cellular function. In tobacco plant the NtBOP2 gene is predominantly expressed at the base of the corolla in an ethylene-independent manner. Both antisense suppression of NtBOP genes and overexpression of NtBOP2 in tobacco plants caused a failure in corolla shedding. Histological analysis revealed that the differentiation of the corolla abscission zone was blocked in the transgenic flowers. This blockage was due to uncontrolled cell elongation at the region corresponding to wild-type AZ. The role of NtBOP2 in regulating cell elongation was further demonstrated in the BY-2 single cells: perturbation of the NtBOP2 function by a dominant negative strategy led to the formation of abnormally elongated cells. Subcellular localization analysis showed that NtBOP2-GFP fusion proteins were targeted to both the nucleus and cytoplasm. Yeast two-hybrid, firefly luciferase complementation imaging and in vitro pull-down assays demonstrated that NtBOP2 proteins interacted with TGA transcription factors. Taken together, these results indicated that NtBOP2 mediated the differentiation of AZ architecture by controlling longitudinal cell growth. Furthermore, NtBOP2 may achieve this outcome through interaction with the TGA transcription factors and via an ethylene-independent signalling pathway.

作者简介：

夏桂先 研究员. 1993年获瑞士日内瓦大学分子生物学博士学位。

主要研究方向：1. 棉纤维发育相关基因的分离及功能分析；2. 盐生植物耐盐相关基因的克隆和功能分析。

1．棉纤维发育和品质相关基因的克隆功能研究
GhADF1：肌动蛋白解聚因子（ADF）是微丝细胞骨架动态结构的重要调节因子。从陆地棉中克隆的一个ADF基因（GhADF1）。 转基因分析表明降低GhADF1的表达水平可提高纤维的长度和细胞壁厚度（图1），表明GhADF1基因可能在棉纤维发育中具有重要功能。
GhGPCR1：从陆地棉中克隆了一个编码G蛋白偶联受体的纤维优势表达基因，命名为GhGPCR1。通过酵母双杂交方法，获得了与GhGPCR1相互作用的GTP结合蛋白。亚细胞定位分析表明GhGPCR1定位在膜结构上。大量表达GhGPCR1 基因的烟草BY-2细胞高度伸长。这些结果暗示GhGPCR1可能参与调控纤维细胞伸长的信号转导。

2．盐生植物耐盐相关基因的克隆和功能研究
从盐芥等盐生植物中分离了多个耐盐相关基因。 从中选取了三个候选基因进行了深入分析，两个源于盐芥（其中ThCpR1 编码cyclophilin蛋白，ThQP1编码水通道蛋白），一个源于碱蓬（SsGP1：编码一GTP结合蛋白）。在烟草或BY-2细胞中过量表达SaGP1或 ThCpR1基因能够提高其耐盐性。此外，从模式生物小立碗藓中克隆了一个DREB转录因子基因（PpDREB1），在烟草细胞中大量表达该基因能明显提高其耐盐性和耐旱性。上述基因的功能可能与这些极端环境生物的耐盐和耐旱性相关。