近日,郭余龙研究员团队在Journal of Experimental Botany期刊上发表题为Dorsoventrally asymmetric expression of miR319/TCP generates dorsal-specific venation patterning in petunia corolla tube (https://doi.org/10.1093/jxb/erae127) 的研究论文,该研究解析了条纹在矮牵牛花冠筒背腹侧差异分布的分子机制。
研究发现:miR319在花冠筒背腹侧存在不对称表达模式,背侧表达量高于腹侧;而其靶基因PhTCP5, PhTCP6和PhTCP10则呈现相反表达模式。过表达miR319可以促进条纹在花冠筒背腹侧均匀分布,而过表达靶基因PhTCP6可以抑制花冠筒条纹形成。在phtcp6单基因突变体中条纹在背腹侧都显著增强,在phtcp5/6/10三基因突变体中条纹在背腹侧增强更加明显。以上结果表明:miR319靶基因具有抑制条纹形成的功能,miR319促进条纹形成是通过抑制靶基因表达而实现。此外,进一步研究结果发现:miR319靶基因抑制花冠筒条纹形成是通过抑制条纹形成关键基因AN4表达。
图一:miR319靶基因抑制花冠筒条纹形成
基于上述研究结果,研究团队提出矮牵牛花冠筒条纹背腹侧不对称分布的分子机制:在花冠筒背侧,高表达的miR319抑制了靶基因TCPs的表达,导致AN4基因表达量提高,从而促进条纹在背侧形成;在花冠筒腹侧,低表达的miR319未能抑制靶基因TCPs的表达,导致AN4基因表达量降低,从而抑制条纹在腹侧形成。
图二 矮牵牛miR319及其靶基因调控条纹背腹侧不对称分布的分子机制
花青素是植物花瓣的主要色素物质,能在花瓣上呈现出各种颜色及彩斑。在一些两侧对称花中,花青素在背侧和腹侧花瓣存在差异分布,只在背侧或腹侧花瓣积累。花青素在背腹侧花瓣的不对分布能增加花瓣色斑的多样性,极大提高观赏价值。研究花青素在背腹侧的不对称分布,不仅要阐明花青素合成调控的机理,还要研究调控花青素背腹侧差异分布的分子机制;该研究方向是当前花色研究的热点和难点。