InMYB21B促进日本牵牛花（Ipomoea nil）花瓣细胞扩张和花朵开放

花朵开放是一个复杂的发育过程，涉及细胞增殖和细胞膨大的协调变化。尽管目前已鉴定出若干花朵开放的调控因子，但在花朵开放前夕，调控转录程序如何与支撑花瓣膨大的细胞和代谢变化相协调，仍未得到充分阐明。日本牵牛（Ipomoea nil）是研究这些过程的适宜模式植物，因为其花朵能够在可预测的时间同步开放。本研究旨在鉴定参与日本牵牛花瓣发育和花朵开放的转录调控因子。对花瓣生长、糖代谢和基因表达进行时间动态分析发现，直到花朵开放前约48 h，花瓣发育均由细胞增殖和细胞膨大共同驱动；此后则主要由细胞膨大驱动。加权基因共表达网络分析鉴定出两个编码R2R3-MYB第19亚组转录因子的基因InMYB21A和InMYB21B，它们可能是参与花瓣发育的调控因子。基于CRISPR/Cas9的敲除分析揭示了InMYB21B的显著作用：其缺失会明显损害花瓣细胞膨大，并导致花朵无法开放。InMYB21B敲除还会损害雄蕊和雌蕊的发育，进而导致雄性和雌性不育。InMYB21B敲除花瓣中的淀粉降解和葡萄糖积累均受到抑制。转录组分析显示，花瓣发育过程中的转录组进程发生延迟，并且与淀粉降解、蔗糖代谢、细胞壁重塑和水分运输相关基因的表达降低。这些研究结果表明，InMYB21B是日本牵牛花瓣细胞膨大和花朵开放的关键调控因子，并证明InMYB21B的缺失会扰乱花瓣晚期发育过程中的代谢和转录组进程。

花朵开放是一个复杂的发育过程，涉及细胞增殖和细胞扩张的协调变化。尽管目前已鉴定出若干花朵开放的调控因子，但在花朵开放前、花瓣扩张所依赖的细胞和代谢变化过程中，转录程序如何与之协调仍未得到充分认识。日本牵牛花（*Ipomoea nil*）的花朵能够在可预测的时间同步开放，因此是研究这些过程的理想模式植物。本研究旨在鉴定参与日本牵牛花花瓣发育和花朵开放的转录调控因子。对花瓣生长、糖代谢和基因表达进行时间序列分析发现，直到花朵开放前约48 h，花瓣发育同时受细胞增殖和细胞扩张驱动；此后则主要由细胞扩张驱动。加权基因共表达网络分析鉴定出两个编码R2R3-MYB第19亚组转录因子的基因——*InMYB21A*和*InMYB21B*，它们可能是与花瓣发育相关的调控因子。基于CRISPR/Cas9的敲除分析揭示了*InMYB21B*的重要作用：该基因缺失会显著抑制花瓣细胞扩张并阻止花朵开放。*InMYB21B*敲除还会损害雄蕊和雌蕊的发育，导致雄性和雌性不育。*InMYB21B*敲除花瓣中的淀粉降解和葡萄糖积累均受到抑制。转录组分析显示，花瓣发育过程中的转录组进程发生延迟，并且与淀粉降解、蔗糖代谢、细胞壁重塑和水分运输相关的基因表达降低。这些发现表明，*InMYB21B*是日本牵牛花花瓣细胞扩张和花朵开放的关键调控因子；同时，*InMYB21B*的缺失会破坏花瓣发育晚期的代谢进程和转录组进程。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.22.746480v1?rss=1

🏷️ InMYB21B转录因子 花瓣细胞膨大 花朵开放 R2R3-MYB 糖代谢 CRISPR/Cas9基因敲除