科研人員首次確立多細胞表皮毛的發育時空軌跡

近日，中國農業大學園藝學院任華中、劉興旺團隊在Plant Physiology(《植物生理學》)發表研究論文。該研究首次確立了多細胞表皮毛的發育時空軌跡，綜合時序性轉錄組及基因功能分析手段初步建立了其發育模式，為表皮細胞發育研究提供了重要的參考。

表皮毛是一種廣泛存在于陸生植物地上部表皮的一種特化結構。果刺作為黃瓜果實處的特有表皮毛是影響其果實商品品質的重要性狀之一，同時也是黃瓜表皮毛功能有別于其他植物的重要特征。有關多細胞表皮毛研究的難點之一在于表皮毛的分化與形態建成伴隨著不同器官的發育而不斷進行，導致無法在單一器官上觀察所有表皮毛次第發育進程，因此多細胞表皮毛的形態發育過程尚未被明確。

該研究發現，黃瓜子葉上的表皮毛具有較為同步的發育軌跡，且根據其形態變化過程可劃分為起始、第一次分裂、尖狀頭部形成(非腺體表皮毛)/腺體頭部轉化(腺體表皮毛)、伸長(非腺體表皮毛)/腺體頭部形成(腺體表皮毛)和多細胞基座形成(非腺體表皮毛)/活躍的代謝過程(腺體表皮毛)5個階段。

研究進一步對上述5個發育階段進行時序轉錄組分析，并結合完全無毛突變體(csgl3)的轉錄組數據，從中發現了711個可能參與黃瓜多細胞表皮毛發育的調控基因。進一步分析驗證表明不僅黃瓜中已報道的調控表皮毛發育基因出現在了所對應發育階段的候選差異基因里，且其他物種中已報道的部分參與表皮毛發育相關基因的同源基因也出現在了與之對應階段的差異基因中。通過對711個基因的表達模式進行分析，初步篩選出在表皮毛不同發育階段可能參與調控的基因，并通過TRSV介導的瞬時基因沉默技術驗證了其中分別對非腺體表皮毛和腺體表皮毛的發育進程進行調控的兩個基因(CsHOX3, CsbHLH1)的功能。

該研究構建了以黃瓜子葉為模型的多細胞表皮毛發育模式，并初步探討及驗證了各個發育階段的潛在機理，為開展相關基因挖掘和功能驗證提供了重要支撐。(作者：王方)

標簽： 科研人員 多細胞表皮毛 發育時空軌跡 發育模式