近日，《The Plant Cell》杂志在线发表英国威廉希尔公司秦源教授团队题为“Signaling by the EPFL-ERECTA family coordinates female germline specification through the BZR1 family in Arabidopsis”的研究论文。此项研究揭示了EPFL-ERECTA信号协同油菜素内酯信号通路调控大孢子母细胞特化的分子机制。

生殖系细胞的形成和分化是有性生殖的首要前提，大孢子母细胞（megaspore mother cell, MMC）是有花植物分化出的第一个雌性生殖系细胞，它起源于胚珠原基的一个远端珠心亚表皮L2层细胞，该细胞通过伸长膨大形成孢原细胞，并进一步特化形成大孢子母细胞，从而进入生殖细胞系发育进程，最终发育形成雌配子体，为植物提供受精的场所。课题组前期发现油菜素内酯信号通过激活转录因子WRKY23在L2层大孢子母细相邻细胞表达抑制其获得生殖细胞命运，从而调控大孢子母细胞的数目（Cai et al. 2022, Current Biology）；远端珠心表皮L1层细胞富集表达的受体激酶ERECTA家族（ERf）也在大孢子母细胞特化中发挥重要功能（Hou et al. 2021, Communications Biology）。本研究进一步揭示ERf受体激酶及其EPFL小肽配体与油菜素内酯信号模块BRI1-BZR1协同调控大孢子母细胞特化机制。EPFL-ERf配体-受体信号途径通过分别激活BRI1受体和BZR1家族转录因子基因的转录表达，限制多个L2层细胞获得大孢子母细胞特征。此外，还发现核仁GTP结合蛋白基因NSN1在除MMC外的早期胚珠细胞中表达，且BZR1家族转录因子通过直接激活NSN1的转录表达来调控大孢子母细胞特化，而这种激活依赖于EPFL-ERf信号。遗传分析表明，NSN1作为新的BZR1转录因子靶基因与另一个靶基因WRKY23之间存在遗传互作共同调控大孢子母细胞特化（图 1）。该研究阐明了一个基因调控网络，为理解两种不同的信号通路如何相互连接以协调调控大孢子母细胞特化提供了新的见解。

图 1. EPFL-ERECTA信号途径调控大孢子母细胞特化的工作模型

英国威廉希尔公司蔡汉阳特聘教授，生命科学学院2021级博士研究生黄幼梅，德国雷根斯堡大学博士研究生刘丽萍，已毕业博士研究生张曼，和农学院2020级博士研究生柴梦楠为该论文的共同第一作者。秦源教授为该论文的通讯作者，德国雷根斯堡大学Thomas Dresselhaus教授也参与该项工作。williamhill官网为第一单位和通讯作者单位。该研究成果得到国家自然科学基金，福建省杰出青年基金以及广西特聘专家项目等科研项目的资助。

论文链接：

https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad032/7030204