植物地上部分側生器官的數目、位置以及分佈方式等對於植物的株型和產量具有重要影響。目前雖然已經報道了一些影響植物側枝形成的調控因子，但側枝形成的具體機制在很大程度上尚不清楚。側枝數目和器官大小總是協同調控的，其作用機理尚待研究。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所李雲海研究組發現種子和器官大小調控途徑參與調節側枝形成的新機制。李雲海研究組的前期研究表明擬南芥泛素依賴的肽酶DA1是種子和器官大小調控的關鍵因子。泛素化的DA1能夠切割泛素特異性蛋白酶UBP15，促進UBP15蛋白的降解，從而調控植物種子和器官大小(Dong et al, Genes & Development 2017; Du et al., Plant Cell 2014; Li et al., Genes & Development 2008 )。該研究發現da1-1突變體由於葉腋分生組織起始缺陷，導致側枝數目減少，表明DA1是葉腋分生組織起始的正調控因子。進一步研究表明側枝起始調控的關鍵轉錄因子CUC2 (CUP-SHAPED COTYLEDON 2)和CUC3直接與DA1的啟動子結合，激活DA1的表達。ubp15-1突變體側枝數目略有增加，過表達UBP15導致側枝數目減少。遺傳分析表明CUC2/3、DA1和UBP15在作用於同一遺傳途徑調控側枝形成。因此，該研究發現了種子和器官大小調控的關鍵途徑DA1-UBP15參與調控側枝形成過程，揭示了CUC2/CUC3-DA1-UBP15途徑調控葉腋分生組織的起始，從而調控植物側枝形成的分子機制。也為揭示器官大小和分枝數目協同調控的機理提供了重要線索。
該研究成果於4月2日在線發表於The Plant Cell雜誌（DOI:10.1105/tpc.20.00012），併為highlighted文章。李雲海研究組已畢業博士生李玉和夏天為該論文的共同第一作者，李雲海為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金的資助。
圖.CUC2/3-DA1-UBP15途徑調控側枝形成的分子機制
來源：中國科學院遺傳與發育生物學研究所
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