本文发表在SCI期刊Cell Reports(中国科学院最新SCI期刊分区:生物学1区Top,影响因子75),其标题为《The GhCEWT1-GhCEWT2-GhCes4D/GhCOBL4D module orchestrates plant cell elongation and cell wall thickness》。研究旨在探讨细胞伸长和细胞壁厚度的调控机制,特别是如何在植物细胞中维持其功能与结构。
细胞的伸长是影响细胞形态和大小的重要因素,而细胞壁则为细胞提供必要的支撑与保护。尽管如此,目前关于细胞伸长与细胞壁厚度的调节机制依然不够明确。本研究中,我们以棉花纤维为模型,探讨了细胞伸长与细胞壁生物合成的内在机制。在此过程中,发现了一个基本-螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子GhCEWT1,其在纤维细胞的伸长和细胞壁厚度调控中均发挥了重要作用。
实验结果显示,GhCEWT1的功能丧失会导致纤维长度和细胞壁厚度的明显降低。除此之外,GhCEWT1还可以诱导另一个转录因子GhCEWT2的表达。我们进一步鉴定出GhCEWT2的两个靶基因——纤维素合成酶4D(GhCes4D)和COBRA-LIKE4D(GhCOBL4D),且GhCEWT2对二者的转录也有显著促进作用。这表明,GhCOBL4D的过表达能明显提升棉花纤维细胞的长度及细胞壁厚度。
基于以上发现,我们揭示了一个GhCEWT1-GhCEWT2-GhCes4D/GhCOBL4D的调控网络,这一网络在纤维细胞的伸长和细胞壁厚度调控中发挥了核心作用。这些成果为我们深入理解植物细胞的生长机制及细胞壁的形成奠定了理论基础,同时也为提升全球生物量提供了重要参考。
细胞膜上的纤维素合成复合体(CSC)主要负责纤维素的合成,而CesA基因在植物中普遍存在,涉及纤维素的生物合成。研究发现,与拟南芥的SCW发育相关的AtCesA基因在棉花中也有所扩展,这为棉花纤维的形成提供了大量纤维素。此外,MYB46转录因子与GhCes4D的调节关联密切,揭示了GhCEWT2是GhCes4D的重要调控因子,能够直接作用于其启动子,调节纤维素的合成,从而影响棉花纤维的生长。
本研究的深入探讨显示,细胞壁的结构和组成对植物的生长、发育以及应对环境变化至关重要。纤维素作为重要的生物聚合物,广泛用于食品、燃料及其他原材料的生产。此外,GhCEWT1和GhCEWT2作为根毛缺陷(RHD)基因,与根毛发育过程中的重要转录因子一同发挥作用,赋予棉花纤维更强的可塑性。
综上所述,GhCEWT1-GhCEWT2-GhCes4D/GhCOBL4D调控网络在植物生长与细胞壁加厚中显得尤为重要,这项研究为培育高质量的棉花纤维提供了理论基础,彰显了人生就是博-尊龙凯时在促进生物医药及农业生物技术进步中的潜力。未来的研究可以围绕GhCOBL4D和相关信号通路展开,进一步提高植物生产力和细胞壁形成效率。