植物次生維管組織具有營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、信號(hào)傳遞和機(jī)械支撐等重要功能，并且次生維管組織發(fā)育作為樹木重要特征是木材形成的生物學(xué)基礎(chǔ)。次生維管組織發(fā)育需要植物激素、轉(zhuǎn)錄因子和miRNAs等多種調(diào)控機(jī)制協(xié)同調(diào)控。

2022年11月22日，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)室賀新強(qiáng)教授課題組以“The PtoTCP20-miR396d-PtoGRF15 module regulates the secondary vascular development in Populus”為題，在Plant Communications在線發(fā)表研究論文，揭示了PtoTCP20-miR396d-PtoGRF15級(jí)聯(lián)信號(hào)在毛白楊維管組織發(fā)育中的調(diào)控作用。

該研究以毛白楊為材料，通過弦向冰凍切片技術(shù)獲得了原形成層、初生維管組織、維管形成層、次生韌皮部和次生木質(zhì)部材料，并與莖頂端分生組織材料一起進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組和miRNA組測序，對(duì)毛白楊維管組織發(fā)育過程中轉(zhuǎn)錄組和miRNA組的動(dòng)態(tài)變化和相互作用機(jī)制進(jìn)行了深入的分析研究，發(fā)現(xiàn)了PtoTCP20-miR396d-PtoGRF15級(jí)聯(lián)信號(hào)在毛白楊維管組織發(fā)育過程中的時(shí)空表達(dá)變化。MiR396d的表達(dá)水平從初生到次生維管組織發(fā)育逐漸增加，而PtoGRF15的表達(dá)水平逐漸降低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PtoTCP20可以激活miR396d前體基因轉(zhuǎn)錄，而miR396d靶向PtoGRF15以調(diào)節(jié)其表達(dá)。與野生型植株相比較，35S:miR396d轉(zhuǎn)基因楊樹表現(xiàn)出次生生長增強(qiáng)，而PtoTCP20-SRDX、35S:STTM396和35S:PtoGRF15轉(zhuǎn)基因楊樹均表現(xiàn)出次生生長延遲。

該研究通過組學(xué)分析、遺傳轉(zhuǎn)化、生化和分子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了PtoTCP2-miR396d-PtoGRF15信號(hào)級(jí)聯(lián)在次生維管組織發(fā)育中的作用，為全面揭示植物次生維管組織發(fā)育調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

PtoTCP20-miR396d-PtoGRF15級(jí)聯(lián)信號(hào)在楊樹維管組織發(fā)育中的調(diào)控模型

賀新強(qiáng)課題組博士研究生王凌妍和博士畢業(yè)生侯婕為該論文的共同第一作者，賀新強(qiáng)為論文通訊作者，賀新強(qiáng)課題組已出站博士后許會(huì)敏博士，博士研究生張羽飛、黃潤洲等參與了部分實(shí)驗(yàn)工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助。

來源：北京大學(xué)