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植物的次生生长发生在初生生长结束之后，是由次生分生组织，特别是维管形成层的活动不断分化产生次生维管组织的过程，主要表现为植物根、茎的加粗。植物次生维管组织的发育受到很多遗传和内源因子的调控，尤其是一些转录因子。因此，挖掘调控杨树次生维管组织发育的关键基因，并解析其功能，为树木遗传改良奠定基础。
近日，北京林业大学林金星教授团队在Plant Physiology上发表了题为PagUNE12 encoding a basic helix-loop-helix transcription factor regulates the development of secondary vascular in poplar的研究论文，在84K杨中鉴定获得bHLH转录因子PagUNE12，并证明其促进杨树次生木质部发育和细胞壁增厚，在调控杨树次生维管组织发育过程中发挥重要作用。
该研究通过免疫组化染色发现PagUNE12在84K杨的维管组织中均有表达。在84K杨中过表达PagUNE12，利用光学显微镜和透射电子显微镜等细胞学手段，发现过表达PagUNE12的84K杨维管形成层的出现和次生木质部的早于发育较野生型，并且具有更宽的木质部和更厚木质部细胞壁。通过傅里叶变换红外光谱、共聚焦拉曼显微光谱和二维核磁共振等技术对总木质素含量、结构及单体侧链连接方式进行分析和非标记原位成像，发现过表达PagUNE12的84K杨木质素含量高于野生型，并且S木质素单体的相对含量降低，G木质素单体相对含量升高，具有更低的S/G比值。
图1 PagUNE12促进杨树木质部发育和次生壁加厚
该论文综合运用多种技术，揭示了PagUNE12通过影响杨树木质素单体聚合，促进木质素沉积，改变木质素单体侧链连接方式，降低S/G木质素单体比值，对将来进行林木遗传改良和培育优质木材具有重要意义。
图2 PagUNE12影响杨树木质素单体含量和单体侧链连接方式
北京林业大学李瑞丽副教授和林金星教授为本文的共同通讯作者，已毕业博士生宋程威（现任职于河南科技大学农学院） 为论文第一作者。本研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、北京林业大学优秀研究生导师团队建设项目、中央高校基本业务费项目和高校学科人才引进计划项目资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiad152
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