BpLAZY1A介导转录极性并驱动垂枝桦（Betula pendula）枝条近轴侧拉张木样组织的形成

大多数树木的一个显著特征是，其建筑结构上区分为垂直生长的主茎和侧向生长的枝条。这种生长习性通过增加光合活性表面积并遮蔽竞争者而提高适合度。在本研究中，我们以垂枝桦栽培品种 Betula pendula Youngii 为材料，探究维持侧枝生长的机制。我们鉴定出重力向性信号通路核心组分 BpLAZY1A 的功能缺失突变，并证明其是垂枝表型的致因。正向遗传学分析表明，在欧洲白桦中，垂枝表型为隐性性状。转基因 BpLAZY1A RNAi 株系表现出与 Youngii 相同的表型，进一步证实了 BpLAZY1A 的功能作用。报告基因分析显示，BpLAZY1A 主要在负责重力感知的淀粉鞘细胞中表达，在主茎韧皮部中则偶有表达。延时成像揭示了枝条发育过程中的两种不同重力向性响应：早期响应与枝条顶端重力向性设定角的建立有关，晚期响应则与枝条基部的极性增强有关。BpLAZY1A RNAi 株系的主茎仍保留正常的重力向性响应，表明 BpLAZY1A 具有枝条特异性功能。结合转录组学、化学成分分析和组织化学的综合分析表明，BpLAZY1A 在枝条早期发育过程中建立近轴—远轴极性。在野生型枝条中，富含果胶的张力木样组织优先形成于木质部近轴侧，同时伴随着果胶相关基因和张力木相关基因（包括 BpRRT1 和 BpCOBRA-LIKE4）在近轴侧的表达。包括 BpIAA29 和 BpSAURs 在内的生长素相关基因则优先在远轴侧上调。在 BpLAZY1A RNAi 株系 1 中，这种转录不对称性减弱，张力木样组织在木质部的近轴侧和远轴侧均形成，表明其极性发生丧失。综上，这些研究结果表明，BpLAZY1A 特异性参与枝条重力向性，并将空间上的不对称基因表达与枝条生长方向及生物力学增强联系起来。本研究鉴定出 BpLAZY1A 是协调重力向性信号、组织极性以及支撑侧枝生长的发育性生物力学过程的关键调控因子。

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🏷️ BpLAZY1A 枝条重力向性 近轴—远轴极性 张力木样组织 生长素信号 垂枝桦