北林揭示针叶树年龄标记因子表达重置的潜在机制

多年生木本植物的生命周期在经历漫长的营养生长期后，通过生殖发育产生具有“幼态重启”能力的新世代个体。在这一过程中，年龄相关基因的表达重置对维持跨世代发育可塑性至关重要。DAL1（DEFICIENS-AGAMOUS-LIKE1）在油松（Pinus tabuliformis）等针叶树中被证实为保守的年龄标记因子，其表达水平随树龄增长而逐渐升高，并发现在营养生长向生殖生长转换中可能发挥枢纽作用。DAL1作为年龄标记，其表达在生殖器官发育及合子发育过程中被重新归零，但其背后的调控机制尚不清楚。

2025年9月，Forestry Research在线发表了北京林业大学钮世辉教授团队题为PtABI3 represses the age biomarker genePtDAL1during male cone development in conifer的研究论文。

该研究通过基因共表达网络分析（WGCNA）和组织表达分析，筛选到与PtDAL1表达模式呈现严格时空互补性的B3结构域转录因子PtABI3，二者在雄配子体发育过程中表达呈显著负相关（图1）。在被子植物中，B3转录因子家族被发现与多个世代标记基因的重置有关。系统发育分析与异源功能实验表明，PtABI3为被子植物ABI3的直系同源蛋白，其过表达可导致拟南芥出现典型晚花表型（图2、3）。在进一步的分子生物学证据支持下，研究揭示了PtABI3通过B3结构域直接结合PtDAL1启动子上的RY基序，进而在油松雄配子体发育阶段抑制PtDAL1的表达（图4、5）。该研究将B3转录因子介导的发育重置机制从被子植物扩展至裸子植物，为理解种子植物发育计时机制的进化提供了新视角。

图1PtDAL1PtABI3在油松不同组织和发育阶段的表达模式

图2 PtABI3的系统发育与结构分析

图3PtABI3的过表达拟南芥株系

图4 PtABI3通过结合PtDAL1启动子中的RY基序直接抑制其转录

图5 雄性配子体发育过程中PtABI3PtDAL1的抑制示意图

北京林业大学生物科学与技术学院钮世辉教授为该文通讯作者，宋依桐、李凤仪博士为共同第一作者。该研究得到了北京市“卓越青年科学家计划”项目（JWZQ20240102012）和“中央高校基本科研业务费专项基金”（QNTD202502）的资助。

研究团队合照

https://doi.org/10.48130/forres-0025-0021