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Plant Physiology:PbrMYB24通过调控木质素和纤维素合成,影响梨果实中的石细胞含量

已有 2220 次阅读 2023-4-7 23:18 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

The transcription factor PbrMYB24 regulates lignin and cellulose biosynthesis in stone cells of pear fruits

第一作者Yongsong Xue

第一单位南京农业大学

通讯作者Jun Wu


 ABSTRACT 

背景回顾:Lignified stone cell content is a key factor used to evaluate fruit quality, influencing the economic value of pear (Pyrus pyrifolia) fruits. 


提出问题However, our understanding of the regulatory networks of stone cell formation is limited due to the complex secondary metabolic pathway. 


主要发现In this study, we used a combination of co-expression network analysis, gene expression profiles, and transcriptome analysis in different pear cultivars with varied stone cell content to identify a hub MYB gene, PbrMYB24


结果1-PbrMYB24表达水平The relative expression of PbrMYB24 in fruit flesh was significantly correlated with the contents of stone cells, lignin, and cellulose. 


结果2-验证系统We then verified the function of PbrMYB24 in regulating lignin and cellulose formation via genetic transformation in homologous and heterologous systems. We constructed a high-efficiency verification system for lignin and cellulose biosynthesis genes in pear callus. 


结果3-PbrMYB24作用机制PbrMYB24 transcriptionally activated multiple target genes involved in stone cell formation. On the one hand, PbrMYB24 activated the transcription of lignin and cellulose biosynthesis genes by binding to different cis-elements (AC elements and MYB-binding sites). On the other hand, PbrMYB24 bound directly to the promoters of PbrMYB169 and NAC STONE CELL PROMOTING FACTOR (PbrNSC), activating the gene expression. Moreover, both PbrMYB169 and PbrNSC activated the promoter of PbrMYB24, enhancing gene expression. 


结论This study improves our understanding of lignin and cellulose synthesis regulation in pear fruits through identifying a regulator and establishing a regulatory network. This knowledge will be useful for reducing the stone cell content in pears via molecular breeding.


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 摘 要 

木质化的石细胞含量是评价梨果实品质的关键因素,其影响了梨果实的经济价值。然而,由于复杂的次级代谢途径,我们对石细胞形成的调节网络还存在盲区。本文中,作者通过对不同石细胞含量的梨果实进行共表达网络分析、基因表达谱和转录组分析,鉴定到了一个核心MYB基因PbrMYB24PbrMYB24在果肉中的相对表达与石细胞、木质素和纤维素的含量显著相关。接着,作者通过在同源和异源系统中遗传转化,验证了PbrMYB24调节木质素和纤维素形成的功能。作者利用梨愈伤组织构建了一个用于验证木质素和纤维素生物合成基因的高效验证系统。PbrMYB24转录激活了多个参与石细胞形成的靶基因。一方面,PbrMYB24通过结合不同的顺式调控元件,激活了木质素和纤维素生物合成基因的转录。另一方面,PbrMYB24能够直接结合PbrMYB169PbrNSC基因的启动子,从而激活其表达水平。此外,PbrMYB169和PbrNSC都能够激活PbrMYB24的启动子,增强PbrMYB24基因的表达。本文的研究通过鉴定调节因子和建立调节网络,增加了我们对于梨果实中木质素和纤维素合成调控的理解。这一发现将有助于通过分子育种降低梨果实中的石细胞含量。




** 吴 俊 **


个人简介:

1993-1997年,安徽农业大学,学士;

1997-2000年,安徽农业大学,硕士;

2000-2003年,山东农业大学,博士;

2003-2005年,南京农业大学,讲师;

2005-2008年,南京农业大学,博士后;

2006-2010年,南京农业大学,副教授;

2010-2011年,美国伊利诺伊大学香槟校区,访问学者;

2011年-至今,南京农业大学,教授。


研究方向:主要从事梨的基因组进化、优异资源挖掘与利用、以及分子辅助育种技术等方面的研究。 


doi: https://doi.org/10.1093/plphys/kiad200


Journal: Plant Physiology

Published date: April 03, 2023


Cite:
Yongsong Xue, Yanfei Shan, Jialong Yao, Runze Wang, Shaozhuo Xu, Dongliang Liu, Zhicheng Ye, Jing Lin, Xiaogang Li, Cheng Xue, Jun Wu. The transcription factor PbrMYB24 regulates lignin and cellulose biosynthesis in stone cells of pear fruits. Plant Physiology, 2023. DOI: 10.1093/plphys/kiad200



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