植物叶片是植物光合作用的主要场所,在长期的演化过程中,植物叶片虽然有不同的形状和大小,但为了适应环境和更好地利用光能,叶片主要呈现扁平状,以获得最大的光合作用面积。植物叶片的扁平发育涉及叶片细胞的分裂、分化和膨大等,是一个受到严格调控的过程,研究该过程的调控机理是当今植物发育生物学的热点之一。已有的研究表明,TCP家族转录因子通过促进叶片细胞的分化在叶片发育的调控中起关键性调控作用;在不同时间和空间改变叶片中TCP的活性,可以改变植物叶片的扁平状态、形状和大小。TCP转录因子基因的转录在叶片扁平发育过程中受到严格调控,但是它们在蛋白质水平是否也受到调控以及如何受到调控却是一个长期未解决的问题。
我院秦跟基副教授通过正向遗传学的方法找到了以TIE1为代表的一类新的转录抑制因子,这类转录抑制因子的过量表达会使叶片细胞的分化延迟,叶片向上卷曲不平整,其表达减少则导致叶片向下卷曲不平整。秦跟基博士发现TIE1的C-端与已知的转录共抑制因子TPL/TPRs相互作用,而其N-端则与TCP转录因子相互作用,并抑制TCP直接调控的下游基因的表达。这一研究结果揭示了一种新的叶片发育调控机制,即TIE1起一个桥梁作用,招募共抑制因子TPL/TPRs与TCP转录因子连接,进而抑制TCP的活性,从而实现对叶片发育的精细调控。这是首次发现TCP类转录因子在蛋白水平的调控机制。有趣的是,类似的机制在植物激素信号传导途径中也存在,而这是第一次发现在非激素信号传导途径中存在平行的调控机制。该研究结果已于近日在线发表在Plant Cell上,研究生陶青和郭冬姝为共同第一作者,秦跟基为通讯作者。该项基础研究得到973国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金以及教育部“新世纪优秀人才支持计划”的支持。