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    近日,植物科学领域top期刊《Journal of Experimental Botany》(植物科学1区,IF=5.360)在线发表了论文“Cellular and molecular characterization of a thick-walled variant reveal a pivotal role of shoot apical meristem in transverse development of bamboo culm”,揭示了竹子笋芽顶端分生组织对于竹秆横切面形态发育的重要作用,并鉴定出了一系列与此发育过程相关的候选调控基因。我院植物系2015届博士生王雨珺为该文共同第一作者,南京林业大学为该文第一单位,植物系魏强副教授为本文的通讯作者。

    该研究利用解剖学、数学模拟等方法对20种具不同秆径竹种的笋芽顶端分生组织(shoot apical meristem, SAM)进行了分析,发现SAM指状形态是竹子产生圆柱形竹秆的基础,其细胞数目增加的同时,线性增加原体细胞数目是竹子在演化过程中产生大径竹秆且保持规则壁-腔结构的方式。进一步研究一种竹壁增厚且壁-腔结构紊乱的稳定变异体——实肚竹(Phyllostachys nidularia f. farcta)发现,其笋芽SAM细胞数目减少且原体/原套细胞数比值降低使其产生了高比例的壁组分组织(指基本分生组织与肋状分生组织)与低比例的髓组织。上述2种组织的比例失衡,使得实肚竹笋芽在后续发育中壁组分组织随机挤入到了髓组织中,最终形成了实肚竹异常的竹秆横切面形态。此外,相对较小的SAM使得实肚竹笋芽产生了较少的内源激素,如生长素与细胞分裂素。转录组分析也发现在实肚竹笋芽中,与激素及代谢相关的功能基因呈显著下调表达。这些生理与分子变化最终导致了实肚竹竹秆矮化、秆径减小且生物量降低。本论文的研究结果为研究竹秆横切面形态发育提供了一个重要的视角,同时也为实肚竹厚壁茎秆的形成机制提出了一个合理的解释。

 

    王雨珺,女,主要研究方向为植物发育生物学,20196月毕业于我校植物学专业,获得理学博士学位。本研究得到国家自然科学基金项目(31670602);江苏省高校青蓝工程资助项目;国家林业公益性行业科研专项(201504106);江苏省高等学校自然科学研究项目(16KJB220001)以及江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)的支持。

    论文链接:https://doi.org/10.1093/jxb/erz201

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