近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物高光效團(tuán)隊(duì)揭示了豆科牧草特異性葉痕性狀形成的分子調(diào)控機(jī)制，提出了精細(xì)調(diào)控葉片圖案化著色的多維同源-拮抗調(diào)節(jié)模式，對(duì)于選育觀賞植物新品種和輔助豆科牧草育種具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《新植物學(xué)家（New Phytologist）》上。
據(jù)林浩研究員介紹，自然界中千奇百趣的生物圖案形成的奧秘一直是生物學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。苜蓿和三葉草等豆科牧草葉片上經(jīng)常觀察到特異性的斑點(diǎn)狀或條紋狀色素累積現(xiàn)象，被稱為“葉痕”。鮮艷的葉痕不僅增加了植物形態(tài)的多樣性，同時(shí)被認(rèn)為可能發(fā)揮警戒色的功能，避免其遭受動(dòng)物的取食和傷害。盡管自20世紀(jì)50年代以來(lái)，葉痕性狀已廣泛應(yīng)用于苜蓿和三葉草等豆科牧草品種篩選鑒定和雜交、污染檢測(cè)中，但目前關(guān)于葉痕性狀形成的遺傳基礎(chǔ)和調(diào)控機(jī)制仍不清楚。
該研究通過(guò)定向篩選蒺藜苜蓿葉痕突變體資源，成功挖掘到調(diào)控苜蓿葉痕性狀形成的兩個(gè)關(guān)鍵基因： RED HEART1 （ RH1 ）和 RED HEART2 （ RH2 ）。 RH1 編碼一個(gè)R2R3-MYB激活子，通過(guò)與bHLH家族蛋白MtTT8和WD40家族蛋白MtWD40-1形成轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體，協(xié)同促進(jìn)苜蓿葉痕形狀的形成。 RH2 編碼一個(gè)與RH1高度同源的R2R3-MYB蛋白，由于其C末端結(jié)構(gòu)域的差異，RH2喪失了轉(zhuǎn)錄激活活性，但仍保留了與MtTT8和MtWD40-1相互作用的能力，從而在轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)復(fù)合體中充當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)因子并發(fā)揮相反作用。此外，RH1可以激活其自身的表達(dá)，而RH2介導(dǎo)的競(jìng)爭(zhēng)可以抑制 RH1 的表達(dá)。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等資助。（通訊員 崔艷）
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.17097
