植物葉表皮扁平細(xì)胞作為研究植物界細(xì)胞極性建立與形態(tài)發(fā)生復(fù)雜性的典型模型系統(tǒng)，呈現(xiàn)出如拼圖般的形態(tài)特征。這種扁平細(xì)胞的鑲嵌模式賦予了細(xì)胞抗拉伸的機(jī)械強(qiáng)度，從而維持葉表面結(jié)構(gòu)的完整性和提供適應(yīng)外界環(huán)境的能力。在植物發(fā)育過程中，與Rho相關(guān)的GTP分子開關(guān)（ROPs）及其下游信號(hào)通路對(duì)細(xì)胞極性的形成與維系發(fā)揮關(guān)鍵的生物學(xué)功能，但是對(duì)ROP的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制一直都尚未被研究和解析。本研究深入研究了組蛋白去乙酰酶HDA6如何通過表觀遺傳機(jī)制調(diào)控ROP6的轉(zhuǎn)錄，并進(jìn)一步影響擬南芥葉表皮細(xì)胞的細(xì)胞極性形成和細(xì)胞形態(tài)發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，HDA6突變體axe1-4出現(xiàn)了葉片卷曲和葉表皮細(xì)胞細(xì)胞極性喪失的情況。進(jìn)一步細(xì)胞學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，其與細(xì)胞骨架微絲和微管的空間分布與結(jié)構(gòu)改變有關(guān)，它們是決定葉表皮細(xì)胞極性形成的關(guān)鍵因素。接下來通過轉(zhuǎn)錄分析和染色質(zhì)免疫沉淀分析，發(fā)現(xiàn)HDA6通過組蛋白H3k9k14去乙酰化特異性地抑制ROP6的表達(dá)。更重要的是，顯性負(fù)性效應(yīng)rop6的過表達(dá)在axe1-4突變體中恢復(fù)了拼圖狀的細(xì)胞形態(tài)。本研究揭示了HDA6通過表觀遺傳抑制ROP6的轉(zhuǎn)錄來調(diào)控?cái)M南芥葉表皮細(xì)胞極性建立和維系以及葉片形態(tài)發(fā)生中的關(guān)鍵作用。它揭示了HDA6在ROP6轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的重要地位，并為組蛋白去乙?；疕DA6和ROP6介導(dǎo)的細(xì)胞骨架空間分布在葉表皮細(xì)胞發(fā)育中的功能和相互作用提供了有力的證據(jù)。

 

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生杜小娟為該文第一作者，生命科學(xué)學(xué)院王浩教授和趙利鋒副教授以及中國科學(xué)院華南植物園的羅鳴研究員為本文的共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃和面上項(xiàng)目以及廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://DOI.org/10.1111/nph.19532

 2024年3月4日

來源：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)