植物产生的天然产物（次级代谢物）在植物适应各种逆境中发挥重要作用。表皮是植物与外界环境接触的主要器官，大部分陆生植物表皮覆盖绒毛，也称表皮毛。很多植物的表皮毛会形成腺体结构，是植物合成和分泌多种天然产物的重要场所。在番茄中，表皮毛腺体可以合成和分泌酰基糖、萜烯类等天然抗虫代谢产物。因此，挖掘调控腺毛形成的关键因子可为增强番茄抗虫性提供重要基因资源。
沙巴sb体育（中国）有限公司官网吴双教授团队长期致力于番茄表皮毛发育和逆境适应的机制研究，揭示了调控番茄多细胞表皮毛分化关键因子的浓度剂量机制、多细胞表皮毛形态建成中细胞分裂和内复制的时空调控机制、以及茉莉酸调控腺毛发育和代谢的机制等，相关的研究发表在Developmental Cell，Plant Cell，Plant Biotechnology Journal, New Phytologist等期刊。
近日，该团队又在《自然通讯》Nature Communications在线发表了题为“Spatiotemporal formation of glands in plants is modulated by MYB-like transcription factors” （MYB-like转录因子介导的植物腺毛发育时空调控机制）的研究论文，克隆了调控番茄表皮毛腺体细胞命运决定的关键因子并揭示了其作用机制。
课题组通过对腺毛特异转录组进行筛选，鉴定到两个近缘MYB-like转录因子。CRISPR/Cas9同时敲除这两个因子促使番茄的非腺毛全部转化成腺毛，说明这两个因子负调控腺体细胞的形成，因此将其命名为Gland Cell Repressor (GCR)。进一步研究发现GCR基因在番茄表皮毛的顶端细胞中高表达，但在腺体细胞形成过程中表达逐渐消失。有趣的是，GCR基因具有自我抑制的功能。进一步筛选发现，GCR互作蛋白SlTOE1B能够显著增强GCR的自我抑制作用，与其功能一致的是，SlTOE1B只在腺体细胞中高表达，而在非腺毛中不表达。因此很可能SlTOE1B的表达解除了GCR的抑制，促进了腺体细胞的形成。当GCR高表达时，其通过抑制Leafless (LFS)表达抑制腺体的形成。有趣的是，烟草和矮牵牛的GCR同源基因也同样具有抑制腺体形成的功能，这表明GCR介导的抑制机制可能代表了不同植物中保守的腺体调控机制。该研究为植物腺体细胞的发育调控奠定了重要基础。
图（A）gcr1/2双突的表皮毛全部为腺毛；（B）GCR1/2介导的腺体细胞命运决定的模式图
沙巴sb体育（中国）有限公司官网园艺学院和未来技术学院 海峡联合研究院为第一单位。沙巴sb体育（中国）有限公司官网园艺学院、未来技术学院 海峡联合研究院吴双教授为本文通讯作者，沙巴sb体育（中国）有限公司官网园艺学院副教授常江、在读硕士生吴淑蓉和游挺为论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、福建省自然科学基金、沙巴sb体育（中国）有限公司官网杰出青年基金的资助。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-46683-0