发布日期：2024-11-21 00:17 点击次数：86
2023年夏天环球平均气温再立异记载，高温频次也逐年加多。刚当年的北京夏天的高温天气令东说念主时过境迁，最高气温进步35℃的高温日数近一个月在线av 乱伦，是长年高温天数的3倍多。高温强度和频次的加多不仅变成严重的食粮减产和宇宙食粮安全问题，也使动植物的生活靠近严峻挑战。高温已成为科学家和列国政要们共同眷注的东说念主类可握续发展问题。与动物不同，植物不可通过迁徙遁入高温，但植物可通过可塑性发育即热花样建成来擢升对高温的合适性。动物天然能通过迁徙遁入高温，但动物的卵却不可迁徙，其孵化温度上下常会决定动物的性别，如在较低温度下（26℃）孵化出的巴西龟沿途为雄性，而在较高温度下（32℃）则沿途为雌性。天然在当年十几年中，科学家对植物热花样建成的分子机制已有较深切的磋磨，但高温怎么影响植物器官的运说念决定却少有报说念。
2023年9月13日，北京大学生命科学学院秦跟基教讲课题组在Nature子刊Nature Communications上在线发表了题为“Arabidopsis TCP4 transcription factor inhibits high temperature induced homeotic conversion of ovules”的磋磨论文，揭示了进攻转录因子TCP功能冗余步在高温下保护植物胚珠运说念不向心皮同源转折的分子机制。
植物的胚珠是种子的前身，不仅是植物进行有性生殖传播下一代的基础，亦然农业坐褥中主要成绩器官，对食粮安全至关进攻。动作花中第四轮器官，胚珠的器官形成和决定机制一直是科学家感意思的科常识题。凭证ABCDE花发育模子，第三轮器官心皮（构成雌蕊）的运说念由MADS-box转录因子AG-SEP形成的复合体来收尾，而被心皮包裹的第四轮器官胚珠则由MADS-box转录因子AG-SEP-STK/SHP复合体来决定。这么出现一个一直以来被冷漠的科常识题，也即是既然四类MADS-box转录因子AG、SEP、STK和SHP均存在于胚珠中，AG-SEP复合体和AG-SEP-STK/SHP复合体在胚珠中就共存，那在胚珠中AG-SEP复合体的功能怎么被扼制，从而使AG-SEP-STK/SHP复合体功能起主导作用来促进胚珠运说念平时形成的呢？
秦跟基教讲课题组始终磋磨植物进攻转录因子家眷TCP的功能，经过近十年的致力，通过遗传杂交和CRISPR/Cas9定点敲除本领，该磋磨团队构建了一个敲除Class II TCP亚家眷11个成员及TCP16功能的十二重tcp突变体tcpDUO（tcp duodecuple mutant, tcp2/3/4/5/10/13/17/24/1/12/18/16）。十二重突变体tcpDUO具有严重的育性颓势表型，正反交遗传施行和表型不雅察阐述是雌配子体的发育荒谬导致该突变体育性颓势，而花粉通盘平时。很成心念念的是，在22℃下，突变体tcpDUO的胚珠运说念以较低频率（0.2%）向心皮样结构同源转折（图1a,b），而在28℃高温条目下，突变体tcpDUO的胚珠沿途迁徙为心皮样结构（图1c,d,f,g），在tcpDUO中抒发TCP4可互补其胚珠同源转折的表型（图1e）。阐述TCP在高温条目下具有保护胚珠运说念不向心皮迁徙的进攻功能。
图1.TCP转录因子在高温下保护胚珠运说念不被迁徙。a.在22℃助长条目辞职生型的胚珠。b. 在22℃条目下十二重突变体tcpDUO的胚珠有极个别迁徙为心皮样结构。c. 在28℃条目辞职生型的胚珠莫得迁徙为心皮的风物。d. 在28℃条目下十二重突变体tcpDUO的胚珠沿途同源转折为心皮样结构。e.抒发TCP4可互补tcpDUO的胚珠在28℃条目下沿途同源转折为心皮样结构的表型。f. 在28℃条目辞职生型的胚珠扫描电镜图。g. 在28℃条目下十二重突变体tcpDUO的胚珠迁徙成的心皮样结构扫描电镜图，披露可见心皮私有的乳突状细胞。h.十三重突变体tcpDUO bel1在22℃条目下沿途迁徙为心皮样结构。i.十三重突变体tcpDUOstk在22℃条目下也沿途迁徙为心皮样结构。j. TCP转录因子收尾胚珠运说念的责任模子。野生型22℃条目下，TCP和BEL1共同扼制AG-SEP复合体功能，使得AG-SEP-STK/SHP复合体起主导作用，从而决定了胚珠运说念；野生型在28℃条目下，BEL1卵白日然部分降解，但TCP已可充分扼制AG-SEP3的功能，从而保护胚珠运说念不被迁徙；tcpDUO在28℃条目下，TCP功能缺少，同期BEL1卵白部分降解，无法充分扼制AG-SEP的功能，使胚珠沿途迁徙为心皮样结构；在tcpDUO bel1中，即使在常温下，由于同期缺少TCP和BEL1的功能，使得AG-SEP复合体功能不被扼制，从而起主导作用，使胚珠沿途迁徙为心皮样结构；而在tcpDUOstk中，AG-SEP-STK/SHP复合体功能部分缺失，同期TCP功能缺少，无法充分扼制AG-SEP复合体功能，使得AG-SEP复合体功能起主导作用，导致胚珠沿途迁徙为心皮样结构。
为贯通TCP保护胚珠运说念的分子机制，通当年雄后网罗未授粉的雌蕊进行转录组测序和胚珠的RT-qPCR分析，细则了tcpDUO的胚珠中收尾心皮发育的关节基因同期亦然AG-SEP复合体径直卑劣因子CRC和SPT在胚珠中异位抒发。通过多种生化施行细则了TCP4卵白与AG以及SEP3相互作用，扼制AG-SEP3的转录激活活性，从而扼制其卑劣CRC和SPT等在胚珠中的异位抒发，促进胚珠运说念平时形成。BEL1是扼制AG-SEP复合体功能的已知转录因子，该磋磨进一步细则了BEL1卵白在高温下通过26S卵白酶体降解，而TCP4通过与BEL1卵白互作扼制其降解，从而促进了BEL1对AG-SEP复合体功能的扼制。通过在tcpDUO布景下敲除BEL1或STK构建tcpDUO bel1或tcpDUOstk十三重突变体，发现tcpDUO bel1或tcpDUOstk的胚珠在平时助长温度下沿途迁徙为心皮样结构（图1h,i），阐述TCP在胚珠运说念决定历程中与BEL1及STK具有功能冗余性，是胚珠运说念决定的关节正调控因子。
该磋磨不仅通过塌实的遗传学数据阐述了TCP转录因子在胚珠运说念决定中的新功能，还清晰了植物胚珠运说念在高温下的不踏实性以及TCP在高温下通过跷跷板模子保护胚珠运说念不被篡改的分子机制。在该跷跷板模子中，TCP转录因子通过与决宽心皮运说念的AG-SEP3复合体径直相互作用并扼制其功能，同期还通过与转录因子BEL1径直相互作用扼制其在高温下的降解，从而加强了BEL1对AG-SEP3复合体功能的扼制，进而保证了AG-SEP-STK/SHP复合体在胚珠中起主导作用来决定胚珠的平时运说念（图1j）。
北京大学生命科学学院杀青业的兰婧秋博士（现为中国科学院遗传与发育生物学磋磨所曹晓风院士课题组博士后）和博士磋磨生王宁为该论文的共同第一作家，北京大学生命科学学院秦跟基训导为通信作家，北京大学生命科学学院博士后王宇涛、博士磋磨生姜一丹及杀青业的于浩为共同作家，中国科学院遗传与发育生物学磋磨所曹晓风院士在磋磨中赐与了进攻撑握和教诲。该磋磨取得国度天然科学基金（31970194）、国度迥殊后生科学基金（31725005）、国度天然科学基金立异群体（31621001）以及北京大学卵白质与植物基因磋磨国度重心施行室的资助。
原文贯穿：https://www.nature.com/articles/s41467-023-41416-1。
