Polycomb PRC2组分基因调控植物次生生长过程中形成层发生及其维持的机制研究

Polycomb Group（PcG）蛋白是一类在植物和哺乳动物中高度保守的能够通过控制靶基因转录状态调控发育过程的抑制性调控因子。本研究以本氏烟草为材料，利用病毒介导的基因沉没（VIGS）技术特异性地下调了植物polycomb repressive complex 2组分基因NBFIE和NbMSI1的转录本水平，系统研究它们在植物维管组织发育及次生生长过程中的作用。利用烟草全基因组芯片分析，鉴别了目的基因沉默组和负对照组植株之间的差异表达基因。研究证明了PRC2组分基因参与植物的维管组织发生、发育和活动等过程，拓展了现有对PRC2复合体功能的认识。NbFIE基因导致植物次生生长削弱。进一步研究显示其过调节植物激素细胞分裂素的代谢，进而影响到维管形成层的细胞分裂与分化，同时参与生长素运输和反应的基因也都明显下调。NbMSI1基因的下调导致叶极性建立的缺陷和初生维管组织排列模式的紊乱，后者显示了形成层细胞特性的丢失，即形成层细胞极性分裂的缺陷。并且，我们的研究显示出VIGS技术在研究植物形成层活动和木材形成中的可行性和重要性。利用本氏烟草对参与表观遗传修饰基因进行VIGS基因沉默，能够获得持久不可逆的表型，这为进一步研究其它各种形式的表观遗传修饰在植物维管组织发育中的作用提供了很好的技术平台。