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生物通報(bào)道  近日來自北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院和德國波恩大學(xué)的研究人員在新研究中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)參與調(diào)控角質(zhì)層發(fā)育過程的新基因。這一研究成果在線發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域雜志《The Plant Cell》（近5年平均影響因子為10.69）上。

文章的通訊作者是北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副院長顧紅雅教授，其早年畢業(yè)于南京大學(xué)生物系，1987年獲美國華盛頓大學(xué)博士學(xué)位。長期從事植物系統(tǒng)進(jìn)化和發(fā)育生物學(xué)的研究，發(fā)表論文60余篇，曾獲得中國科協(xié)青年科技獎(jiǎng)、國家教委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)等獎(jiǎng)項(xiàng)。

植物表皮細(xì)胞是植物與外界環(huán)境接觸并發(fā)生物質(zhì)和信息交換的重要“界面”。在從水生演化為陸生的過程中，植物產(chǎn)生了覆蓋其表面細(xì)胞的疏水脂類——角質(zhì)層，以適應(yīng)陸地上相對(duì)“干燥”的環(huán)境。角質(zhì)層也有防御外界生物（如微生物和昆蟲）入侵、調(diào)節(jié)光對(duì)于植物細(xì)胞的影響等功能。在植物發(fā)育過程中，角質(zhì)層還參與控制心皮閉合以及植物授粉時(shí)花粉粒與雌蕊的乳突狀細(xì)胞融合等重要的生理過程。角質(zhì)層的疏水物質(zhì)是多種物質(zhì)的混合物，它們的合成涉及到多種酶促反應(yīng)，合成之后還需要在多個(gè)細(xì)胞內(nèi)區(qū)室間轉(zhuǎn)運(yùn)，因此這些物質(zhì)的合成與運(yùn)輸是一個(gè)高度復(fù)雜和精細(xì)調(diào)控的過程。

近年來，人們已經(jīng)在玉米、水稻、擬南芥等植物中發(fā)現(xiàn)多種與表面疏水物質(zhì)合成、衍生與分泌相關(guān)的基因；但這些基因是如何調(diào)控的等機(jī)理方面的進(jìn)展甚少，長期以來，只有少數(shù)參與這一過程的調(diào)控基因得到了克隆和鑒定。

在這項(xiàng)研究中，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過分析一株具有卷葉表型的水稻突變體，找到了導(dǎo)致卷葉的基因CFL1。該基因是一個(gè)新的基因，編碼一個(gè)具有WW結(jié)構(gòu)域的未知功能蛋白，同時(shí)在擬南芥中找到它的同源基因At CFL1。在擬南芥中過量表達(dá)At CFL1基因之后發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)器官融合的表型。同時(shí)，他們還發(fā)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)基因擬南芥的表皮細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生畸變，覆蓋表皮細(xì)胞的蠟質(zhì)晶體也大量減少。進(jìn)一步的分析表明，這些異?，F(xiàn)象都是由于角質(zhì)層發(fā)育缺陷造成的。

通過與德國波恩大學(xué)Lukas Schreiber教授實(shí)驗(yàn)室的合作，他們確定有多種角質(zhì)層的組成成分發(fā)生了改變。進(jìn)一步工作表明CFL1會(huì)通過與一個(gè)重要的植物轉(zhuǎn)錄因子HDG1發(fā)生相互作用來調(diào)節(jié)其功能，而HDG1這個(gè)轉(zhuǎn)錄因子直接參與調(diào)控兩個(gè)角質(zhì)層發(fā)育過程中的關(guān)鍵基因BDG和FDH的表達(dá)。

目前對(duì)于植物角質(zhì)層發(fā)育的研究主要集中在成分合成及運(yùn)輸方面，但對(duì)于基因表達(dá)調(diào)控方面的研究較為匱乏。這項(xiàng)研究不僅找到了一條新的角質(zhì)層發(fā)育的調(diào)控途徑，而且為植物角質(zhì)層發(fā)育的基因調(diào)控研究提供了新的思路。