撰文
Biology
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年12月14日，华夏农业科学院香烟协商所、华夏科学院青岛生物动力与历程协商所、青岛农业大学等单元的科研人员在闻名学术期刊ThePlantCell上发布题为“ERF4andMYB52transcriptionfactorsplayantagonisticrolesinregulatinghomogalacturonande-methylesterificationinArabidopsisseedcoatmucilage”的协商论文，该协商说明了种皮中ERF4-MYB52转录复合物彼此拮抗，细密调控果胶去甲基酯化的分子机制。
协商布景
拟南芥是协商种皮粘液操纵果胶的合成、渗出和润色的分子机制模子。粘液是一种特别的细胞外基质，紧要由果胶鼠李糖半乳糖醛酸聚糖I（RG-I，?90％）以及少许的部份甲基酯化的半乳糖醛酸聚糖（HG）和半纤维素构成。在老练的拟南芥种子中，存在脱水的粘液在第一壁和小柱之间是火山形的第二壁。当老练的枯燥种子汲取水时，粘液快捷补水，致使径向主壁破碎。粘液膨胀后产生环抱种子的凝胶状光晕。该晕圈由周密附着在种子上的内层黏附剂（AM）层和将种子悬浮在水中时易于释放的外层非黏附剂（NM）构成。高半乳糖醛酸聚糖（果胶的一种成份）是在高尔基体中以完整甲基酯化的方法合成的。而后将其渗出到质外体中，在那边一般被果胶甲基酯酶（PME）去甲基化(DM)。渗出和去酯化关于寻常的果胶功用相当紧急，然而其潜在的转录调控机制仍旧未知。
紧要协商终于
(1)ERF4在种皮表皮细胞中稀奇性表白
为协商ERF4的空间和发育表白谱，做家建设了ProERF4：GUS转基因株系。在大普遍养分和繁殖布局和器官中，GUS表白均看来。在7、10和13DPA时，在发育中的种子被膜中探测到猛烈的GUS记号。在10DPA时，GUS活性紧要存在于种皮中。为了搜检在种子中表白ERF4的特定细胞表率，做家停止了原位杂交测验。终于讲明，ERF4表白仅限于7、10和13DPA时表皮细胞层或粘液渗出细胞的外层被膜（MSC）中（图1）。
图1ERF4表白于表皮细胞层或粘液渗出细胞的外层被膜中
(2)erf4种子的粘液黏性消沉
为协商ERF4的功用，做家得到两个渐变体erf4-1和erf4-2。当种子以rpm摇曳2h时，与野生型比拟，erf4种子的粘液环更薄，粘附的粘液厚度增加了约30％。接下来，做家将种子别离在4、7、10和13DPA处切开，而后用甲苯胺蓝O染色，以断定渐变ERF4能否会影响粘液堆积。表型剖析觉察，纵然erf4种皮的形状没有显然改观，但与野生型比拟，其AM层更简单被水讨取，这讲明粘液的联结程度较弱，渐变ERF4大概会影响果胶的结洽商布局（图2）。
图2erf4渐变体的粘液表型
(3)ERF4渐变影响种皮粘液中HG的DM
从前的协商讲明，粘液的物理性格会遭到其DM的影响，而DM会改观粘液的挤出和AM与NM之间的分派。为了断定erf4种子粘液中的DM能否产生改观，做家经过多化由醇氧化酶从释放的甲醛的量来直接衡量DM。与野生型比拟，erf4-1和erf4-2的DM别离增进了约10％和19％（图3）。JIM7能够判别高度甲基化的HG，在朝生型种子的全面AM均调查到JIM7标识，个中erf4-1和erf4-2的标识显着增进。综上讲明，在种皮中ERF4大概具备增进HG脱甲基酯化的影响。
图3种子粘液的HG甲基酯化度（DM％）
(4)erf4种皮中PME活性消沉
为了协商erf4种子粘液DM的增进能否是PME活性消沉的终于，做家衡量了从野生型和erf4渐变体以及erf4-2：Pro35S：ERF4的7-10DPA种皮中讨取的总卵白质中的PME活性。终于讲明，erf4中的PME活性消沉至野生型的70-80％，而Pro35S：ERF4中的PME活性更高（图4）。渐变ERF4致使PME活性显然消沉，而DM抬高，讲明种皮中ERF4正调整粘液脱甲基酯化影响。
图4erf4种皮中PME活性消沉
(5)ERF4调整PME关连基因的表白
为了协商ERF4怎么正调控种皮中的HG脱甲基酯影响，做家对野生型和erf4-2在7DPA发育种子停止了RNA-seq剖析。与野生型比拟，在erf4-2中统共审定出个不同表白基因（DEG），个基因上调而个基因下调。做家操纵qPCR对数据停止了考证。与野生型比拟，SBT1.7和一共10个PMEI（囊括MEI13,14,15）的表白在过多表白ERF4的种子中表白下调，但在erf4中表白上调，这些基因大概是ERF4的潜在靶标基因。经过EMSA和ChIP-qPCR解释，ERF4能够经过GCC-box直接联结PMEI13、14、15和SBT1.7的启动子（图5）。而当共表白Pro35S：ERF4和汇报质粒ProPMEI13、14，15和SBT1.7e：LUC时，LUC活性显然消沉，讲明ERF4联结PMEI13,14,15和SBT1.7的启动子，并抵制它们的表白（图5）。
图5ERF4能够经过GCC-box联结PMEI13/14/15和SBT1.7的启动子
(6)ERF4与MYB52互做
做家以前的协商解释MYB52直接激活PMEI6、14和SBT1.7的表白。因此，MYB52和ERF4具备配合的靶标，然而以相悖的方法调控基因的表白。即使ERF4启动子包罗三个MYB联结位点（MBS），然而EMSA和ChIP剖析讲明MYB52不与ERF4启动子联结，讲明MYB52大概直接抵制ERF4的表白。末了做家经过Y2H、BiFC、GSTpulldown和Co-IP解释了ERF4与MYB52在体外体内都互做，况且ERF4的DNA联结组织域对ERF4与MYB52互做是必需的（图6）。
图6ERF4与MYB52互做
(7)ERF4和MYB52拮抗调控果胶脱甲基酯化基因
ERF4和MYB52互做能否影响ERF4与PMEI13、14、15和SBT1.7的联结呢？EMSA测验讲明，跟着MYB52的量增进时，ERF4与GCC-box的联结渐渐削弱；跟着ERF4的量增进时，MYB52联结PMEI6、14和SBT1.7的才略渐渐削弱。在erf4-2myb52双渐变体中，NM和AM层的粘液表型和糖含量与野生型没有差别（图7）。这些觉察讲明，ERF4和MYB52以剂量依赖性方法拮抗互相的活性。
图7erf4-2myb52的NM和AM粘液表型和糖含量与野生型类似
一图解文
图8ERF4与MYB52拮抗劳动方法图
意义与预计
DM与植物成长历程以及PME之间存在繁杂的瓜葛，必需严刻操纵其活性以微调果胶的生物物理和生化性格。ERF4在植物成长和发育历程中波及多种历程，但尚未报导其在果胶甲基酯化中的影响。本协商觉察ERF4参加调整PME活性，进而致使种皮粘液DM的堆积后润色，对立性转录隔绝物ERF4和激活物MYB52之间的彼此影响供应了对拟南芥用来操纵粘液干物资的机制，为进一步调整结洽商性格种皮中细胞外基质的含量供应了思绪。
做家与课题组引见
华夏农业科学院香烟协商所丁安明博士和华夏科学院青岛生物动力与历程协商所唐贤丰博士为该论文的配合第一做家，青岛农业大学的孔英珍熏陶为该论文的通信做家。孔英珍熏陶一贯从事植物细胞壁多糖合成的劳动，说明了多个植物细胞壁多糖合成基因的功用，进一步指导了细胞壁多糖的合成和组装机制，有益于推进分子育种的历程。曾在ThePlantCell、MolPlant和JExpBotany等高程度杂志上发布60多篇论文。参加编写英文著做两部，屡屡应邀在国际大会上做汇报。
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