我校基礎醫學部教師在Cell子刊《Cell Reports》發表研究成果

12月24日，Cell子刊《Cell Reports》發表了我校基礎醫學部青年教師許福春與河南大學高巍教授合作的最新研究成果《The GhANT-GoPGF Module Regulates Pigment Gland Development in Cotton Leaves》。基礎醫學部青年教師許福春為該論文共同第一作者，河南大學為第一完成單位、長治醫學院為第二完成單位。澳大利亞Queensland大學Jose Ramon Botella教授、華中農業大學國家杰出青年金雙俠教授指導了此項研究。項目經費由國家自然科學基金資助。

腺體是一種分泌腔結構。在植物中廣泛存在的分泌腔是其藥用成分合成的部位。桃金娘科的分泌腺含有豐富的萜烯，具有強大的抗炎和抗菌特性，從18世紀開始引起了眾多科學家的關注和研究。柑橘類植物含有油腺，可生產具有高商業價值的精油，作為中藥材被廣泛使用并占據了30%的世界精油市場。棉花色素腺體產生特有的棉酚，對新冠病毒有抑制作用，也作為避孕藥物和抗癌藥物。在中國傳統的藥用植物如蒼術、當歸、銀杏中，藥用成分也在分泌腔中合成，這激發了科學家了對分泌腔形成和次生代謝物產生的潛在機制的研究。近年來，天然無腺突變體的存在和高效分子技術的發展使柑橘和棉花已成為研究植物分泌結構發育和藥用成分合成的模式系統。

該研究整合了單雜測序（Y1H-seq）技術和單細胞測序（scRNA-seq）技術來篩選棉花腺體發育關鍵基因GoPGF的上游因子。通過表型研究（VIGS、CRISPR/Cas9和過表達）、表達模式分析（RNA原位雜交、RNA-seq、scRNA-seq、qRT-PCR）和啟動子結合實驗（Y1H、EMSA、LUC）發現AP2轉錄因子GhANT可結合到GoPGF啟動子的2個CCG-box上，調節棉花葉片特異腺體的形成。本研究揭示了組織特異性分泌腔發育的精細調控，并提出了調控棉花色素腺體形態發生的轉錄模型（GhANT-GoPGF-GhJUB1）。此外，該發現GhANT-GoPGF模塊控制了棉酚、褪黑素、黃嘌呤等多種腺體細胞的次生代謝途徑，從而將研究方向擴展到棉花腺體的多功能性。

RNA-seq和scRNA-seq聯合分析鑒定腺體細胞中藥用成分合成調控

2024年2月，華中農業大學鄧秀新院士團隊在《Science》雜志發表柑橘腺體發育調控模塊CsDRNL-CSLMI1-CsMYC5介導的油腺發育和精油在腺腔內積累的分子機制。在這項研究基礎上，本論文作者發現了不同植物分泌腔結構形成的保守調控機制，特別是涉及上游AP2轉錄因子（CsDRNL vs. GhANT）和下游MYC轉錄因子（CsMYC5 vs. GoPGF）。此外，CsMYC5和GoPGF在腺體發育和次生代謝物積累中都發揮了雙重作用，突出了分子調控機制的保守性。由于次生代謝物的大量積累和無腺突變體的缺乏，揭示傳統中藥材分泌腔結構形成的潛在機制在技術上具有挑戰性。根據目前柑橘和棉屬植物的研究進展，本研究建議這兩種植物可以作為研究分泌腔結構的模型。因此，作者在本論文中討論了柑橘中CsDRNL-CsLMI1-CsMYC5調控模塊與棉花中GhANT-GoPGF-GhJUB1調控模塊的異同，相信這將有助于進一步破譯大量藥用植物中相關腺體發育的機制。

GhANT-GoPGF-GhJUB1模塊在調控腺體形態發生和棉酚合成中的功能模型

基礎醫學部將以此為契機，進一步強化與各高校之間的交流與合作，不斷深化內涵建設，致力于部門科研實力的穩步增強與持續提升，以期在科研領域取得更多的成果。

（鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.115112）

（基礎醫學部供稿）