细胞壁合成及调控领域取得新进展（2020.8.10 华南农业大学）

近日，华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、林学与风景园林学院吴蔼民教授课题组在国际主流学术期刊《The Plant Journal》和《Journal of Experimental Botany》分别发表了题为“UDP‐Api/UDP‐Xyl synthases affect plant development by controlling the content of UDP‐Api to regulate the RG‐II‐borate complex”和“The class II KNOX transcription factors KNAT3 and KNAT7 synergistically regulate monolignol biosynthesis in Arabidopsis”。

UDP-Api是植物细胞壁RG-II合成的重要底物，其在植物中的合成由UDP-GlcA经UDP-Api/UDP-Xyl synthase（AXS）催化脱羧形成，AXS是一种双功能酶，可同时形成UDP-Api和UDP-Xyl。早前吴蔼民教授课题组在Molecular Plant（Kuang and Zhao et al，2016）封面文章和Journal of Experimental Botany（Zhao et al，2018）亮点文章证明UDP-Xyl在细胞壁木聚糖合成中的重要功能。这篇文章在此基础上进一步阐释了AXS在细胞壁RG-II合成中的功能，虽然AXS是一种双功能酶，但其在植物中的功能主要是影响RG-II-borate复合体的形成，是这一过程中的限速步骤。另外，本文也为硼元素在植物体内的功能提供了重要的依据，并提出硼元素在植物体内的首要功能可能是参与RG-II-borate复合体的形成。吴蔼民教授课题组近年来系统解析核苷糖合成在细胞壁多糖形成中的重要作用并取得一系列突破性进展，对该领域的发展起到了极大的推动作用。

木质素是次生细胞壁的重要组成成分，木质素可以增加植物的机械应力和保护植物免受病原菌攻击。先前有文章报道KNAT7和BLH6/MYB75/OFP4的相互作用负调控次生细胞壁合成。本文作者报道KNAT3和KNAT7在调节拟南芥次生细胞壁的生长和发育中起着协同作用，knat3 knat7双突变体中S-木质素大量减少，KNAT3与NST1/NST2相互作用形成复合体调控F5H的表达从而调节S-木质素的合成。另一方面，KNAT7与KNAT3协同作用调节S-木质素的生物合成。2018年吴蔼民教授课题组在Journal of Integrative Plant Biology封面文章提示了KNAT7在半纖维木聚糖合成中的正调控功能，本项研究进一步补充了次生细胞壁的转录调控网络，阐明了KNAT3和KNAT7对S-木质素的调控。

我校林学与风景园林学院的吴蔼民教授为该论文的通讯作者，2014级博士生赵先海（2017年毕业）为《Plant Journal》论文的第一作者，2019级博士生秦文其为《Journal of Experimental Botany》论文的第一作者，亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室和林学与风景园林学院为该论文的第一完成单位。本研究受到国家自然科学基金和广东省科技计划项目资助。