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转录因子网络成为木材形成的核心

2019-03-09 09:26:03 • 来源：

北卡罗来纳州立大学的研究人员发现了一个复杂的转录因子网络如何打开和关闭木材形成基因。了解这种转录调控网络可用于改变木材，纸张和生物燃料的木材性质，以及使森林树木更具抗病虫害能力。“我们正在构建一个完整的故事，可以这么说，如何木材形成功能，所有复杂的组件，它们以及它们如何相互作用，以及如何结合在一起的调节木质细胞壁内木材形成的植物，”杰克王，营业员说自然资源学院教授，植物细胞关于这项工作的文章的共同主要作者。

转录因子网络成为木材形成的核心

北卡罗来纳州立大学森林生物技术小组的研究人员使用转基因黑杨木(Populus trichocarpa)，这是他们一直在深入研究的物种，用于鉴定由关键转录因子PtrSND1-B1指导的转录调控网络中的相互作用。研究人员记录了网络中从DNA到酶水平的四种相互作用水平。这项工作是之前两项研究的延伸，其中使用木材形成细胞系统发现了PtrSND1-B1的功能。这些早期研究由Vincent Chiang领导的森林生物技术集团的Quanzi Li，Ying-Chung Lin和Wei Li共同发表在PNAS和植物细胞上。

“转录因子 - 它们的复杂网络 - 调节哪些木材形成基因被打开或关闭，”王说。“基本上这些都是高级监管机构。

“理解这个网络使我们能够识别复杂的转录因子网络中的单个开关，这些开关可以同时控制多个木材形成基因。而不是一次处理一个，两个或三个基因，这是我们目前的限制，植物生物学家可以一次使用数十个基因。“

这项新研究提出了关于转录调控网络的观点，这些观点是从与非木本物种(如拟南芥(一种模式植物))合作推断的。

“这种木质组织中转录因子调控网络与拟南芥和其他植物的调控过程几乎完全不同，”该文章的共同主要作者，北卡罗来纳州立大学博士后研究员陈浩说。

“在我们发现的57个调控相互作用中，55个特异于木本植物组织，表明像拟南芥这样的草本植物不能代替木本植物。”

该研究提供了对木本植物转录调控网络的广泛研究。研究人员的目标是提供一个工具包，用于建造具有商业木材，纸张，生物燃料生产和保护需求所需的特定属性的树木。

植物生物学家测试了他们在转基因黑棉杨木品系中发现的42种相互作用，验证了约90%的功能。该网络揭示了哪些基因是特定转录因子的共同目标。因此，研究人员发现9种新的蛋白质 - 蛋白质相互作用参与形成木质素，木质素是细胞壁中的一种成分，赋予木材强度和密度。

Wang说，最近的几项研究表明，木质素与树木的抗病虫害有关，这是一个主要问题。2012年美国森林服务局的一份报告估计，到2027年，全国7%的森林面临着超过四分之一树木植被的危险。在短短六年内，受威胁的植被数量增加了40%。

“像这样研究木质化和木材形成的研究将有助于了解如何使树木更加健壮并改善森林健康，”王说。

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