武汉大学彭雄波团队揭示被子植物卵细胞特异表达基因的转录调控机制

科研动态3天前更新武汉大学

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文章导读

你可能觉得，植物“受精”离现实很远，但很多作物减产、结实不稳，麻烦往往就埋在这种看不见的细胞分工里。更反直觉的是，决定卵细胞基因只在该出现的地方出现，靠的不是一整套复杂系统，而是启动子上一个短短的保守元件。武汉大学彭雄波团队这次盯住的，正是这个长期被忽略的“开关”：一旦它失灵，基因就会跑错到助细胞里，连正常受精都可能被打乱。更关键的是，这套机制在多类被子植物里都高度保守——它到底意味着基础研究又往育种和稳产迈了多大一步？

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（通讯员笙科）近日，《植物通讯》（Plant Communications）在线发表了武汉大学生命科学学院教授彭雄波团队最新研究成果。该研究鉴定出卵细胞特异表达基因上存在保守的顺式调控元件——Egg-specific regulation motif（ESM），其通过结合转录因子MYB64/119抑制助细胞中卵细胞特异性基因，从而保证基因的卵细胞特异表达模式及正常的受精过程。这项发现深化了对细胞特异表达基因调控机制的理解。

论文题为“Two transcription factors, MYB64 and MYB119, and their binding cis-regulatory element control egg cell-specific gene expression in Arabidopsis”。武汉大学生命科学学院博士生姚壮和孙凯婷为论文共同第一作者，彭雄波为通讯作者。

前期研究表明，拟南芥卵细胞特异基因ECS1和ECS2编码的天冬氨酸蛋白酶在植物受精中起关键作用。为揭示ECS1卵细胞特异性表达机制，本研究通过启动子截短与缺失表达分析，鉴定出ECS1启动子-185 bp至-191 bp区域的核心调控基序，命名为卵细胞特异调控基序（ESM）。研究证实，ESM是维持ECS1卵细胞表达特异性的关键片段，其突变会使ECS1在助细胞中异位表达，丧失细胞表达特异性。基于此，筛选并验证了两个核心转录因子MYB64和MYB119，它们可特异性结合ESM元件，参与调控ECS1细胞特异性表达模式。多物种进化分析显示，ESM类保守基序广泛存在于多类植物EC1同源基因启动子中，暗示该调控模块在被子植物进化中高度保守，是调控卵细胞特异基因表达的通用机制。该研究确立了MYB64/119-ESM新型转录调控模块，阐明其通过抑制卵细胞特异基因在助细胞中的异位表达，精准锁定卵细胞特异性表达模式，保障植物生殖发育正常进行。