Plant Cell | 福建农林大学吴双团队揭示番茄多细胞表皮毛形态建成的调控新机制

责编 | 王一

大部分陆生动植物的表皮或皮肤上都会形成毛状结构。在植物中，这些毛状结构被称为表皮毛，常特化形成形态和功能各异的结构。这些结构在植物应对各类生物和非生物胁迫中发挥重要的作用。为了起到更好的保护作用，许多植物的表皮上同时形成多种不同形态和功能的表皮毛。解析这些表皮毛的形成和分化机制，不但是理解植物表皮发育的关键，也为未来通过改造植物表皮结构增强植物逆境适应力奠定基础。

近日，福建农林大学吴双教授团队在ThePlant Cell在线发表了题为A gradient of the HD-Zip regulator Woolly regulates multicellular trichome morphogenesis in tomato的研究论文，揭示了番茄多细胞表皮毛形态建成的调控新机制。该团队近年来集中研究番茄表皮毛发育与分化，2023年在Developmental Cell以封面文章报道过调控番茄多细胞表皮毛分化关键因子的浓度剂量机制之后，再次报道番茄多细胞表皮毛形态建成的时空调控机制。

在该研究中，作者观察到番茄表皮毛细胞的形态建成存在极性调控，几乎所有表皮毛的细胞分裂都发生在表皮毛的最顶端细胞中，而分裂后靠近基部的表皮毛细胞不再进行分裂活动，转而进行细胞核内复制，细胞发生膨大。番茄表皮毛最顶端细胞维持细胞分裂的状态与HD-Zip IV蛋白Woolly（Wo）在表皮毛细胞中的蛋白浓度分布相吻合。Woolly蛋白在表皮毛细胞分裂期间以梯度形式在表皮毛中分布，并一直维持在表皮毛的最顶端细胞中高表达。通过Wo功能获得型突变体WoP635R和WoV，作者证明Woolly蛋白浓度的高低直接决定了番茄表皮毛细胞分裂的潜力。

通过转录组分析，作者发现Wo蛋白在分裂后靠近基部的表皮毛细胞中能够激活TCP转录因子SlBRC2a的表达。而表达后的SlBRC2a蛋白能够与Wo蛋白互作，抑制其转录调控能力，进而抑制Wo蛋白促进细胞分裂的能力。同时，作者还发现SlBRC2a蛋白通过抑制细胞分裂素降解酶CKX1和CKX3在基部表皮毛细胞中的表达，提高细胞分裂素在这些细胞中的累积，促进基部细胞的核内复制。

福建农林大学园艺学院、未来技术学院园艺中心吴双教授为本文通讯作者，福建农林大学园艺学院博士后吴敏亮、已毕业硕士研究生边欣欣、胡守荣为论文共同第一作者。福建农林大学园艺学院和未来技术学院为第一单位。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koae077