转录因子网络到达木材形成的核心
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北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现了一个复杂的转录因子网络是如何开关木材形成基因的。了解这一转录调控网络可以应用于木材、纸张和生物燃料的改性木材特性，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,可以说,木材形成的功能——所有错综复杂的组件,它们是如何相互作用,以及他们如何配合调节木材木本植物的细胞壁内形成,”杰克王说,自然资源学院助理教授,该研究植物细胞关于工作的文章。
北卡罗来纳州森林生物技术集团的研究人员使用转基因黑棉(杨树trichocarpa)，这是一个他们已经深入研究的物种，以确定由关键转录因子PtrSND1-B1调控的转录调节网络中的相互作用。研究人员记录了网络中从DNA水平到酶水平的四个层面的相互作用。这项工作是对之前两项研究的延伸，在这两项研究中，PtrSND1-B1的功能是通过木材形成细胞系统发现的。这些早期的研究发表在PNAS和植物细胞作者之一、森林生物技术集团的李全子、林颖中和李伟。
“转录因子——一个复杂的网络——调控着木材形成基因的开启或关闭，”王说。“从本质上讲，这些是高级别的监管开关。
“了解这个网络使我们能够识别复杂转录因子网络中的单个开关，这些转录因子可以同时控制多个木材形成基因。植物生物学家可以一次研究几十个基因，而不是一次研究一个、两个或三个基因，这是我们目前的极限。”
这项新研究推翻了从非木本物种的研究中推断出的关于转录调控网络的观点，比如拟南芥，一个模型工厂。
“木质组织中的转录因子调控网络几乎完全不同于木质组织中的调控过程拟南芥论文的第一作者、北卡罗来纳州立大学的博士后研究员陈昊(音)说。
“在我们确定的57种调节相互作用中，有55种是木本植物组织特有的，这表明草本植物喜欢拟南芥不能代替木本植物。”
这项研究为木本植物的转录调控网络提供了一个广泛的视角。研究人员的目标是提供一种工具，用于建造具有商业木材、纸张、生物燃料生产和保护需要的特定属性的树木。
植物生物学家测试了他们在转基因黑杨木株系中发现的42种相互作用，证实了大约90%的作用。该网络揭示了哪些基因是特定转录因子的共同目标。结果，研究人员发现了九种新的蛋白质-蛋白质相互作用，参与形成木质素。木质素是细胞壁中赋予木材强度和密度的一种成分。
王说，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年美国林务局的一份报告估计，到2027年，美国7%的森林将面临失去超过四分之一的树木植被的危险。受威胁的植被数量在短短六年内增加了40%。
王说:“像这样关于木质化和木材形成的研究对于帮助理解如何使树木变得更健壮和总体上改善森林健康有很大的价值。”
这项研究得到了美国科学办公室(生物与环境研究)、能源部DESC000691拨款的部分支持。
-福特
请注意:下面是论文摘要。
木材形成的层次转录因子和染色质结合网络杨树trichocarpa”
作者:陈浩、Jack P. Wang、Huizi Liu、Huiyu Li、Ying-Chung Jimmy Lin、Shi Rui、Chenmin Yang、Jinghui Gao、Chenguang Zhou、Quanzi Li、Ronald R. Sederoff、Wei Li、Vincent L. Chiang
发表：植物细胞
DOI:https://doi.org/10.1105/tpc.18.00620
摘要木材仍然是世界上最丰富的可再生木材和纸浆资源，也是化石燃料的替代品。了解木材形成的分子调控可以促进木材工程更有效的材料和能源生产。我们集成杨树trichocarpa通过定量转录组学和染色质结合分析，构建一个由关键转录因子(TF) PtrSND1-B1调控的转录调控网络(TRN)。该网络由四层具有定量调控作用的tf -靶基因相互作用组成，描述了这种调控如何通过这些相互作用转导激活细胞壁基因(效应基因)的特异性。PtrSND1-B1通过17个TFs调控27个效应基因，指导57个TF-DNA相互作用。在57种互动中，有55种是新颖的。我们在30种转基因基因型中测试了57种互作中的42种p . trichocarpa并验证了~ 90%的测试交互功能在活的有机体内．TRN揭示了不同的TF共同的跨调控靶点，导致了9种新的TF蛋白复合物(二聚体和三聚体)的发现，这些复合物涉及调节特定类型的木质素的生物合成。我们的工作表明，木材形成可能涉及由TF-DNA和TF-TF(蛋白质-蛋白质)调控组合决定的调节稳态。
