近日，林木遗传育种全国重点实验室（东北林业大学）郑志民教授团队在知名学术期刊Plant Physiology（TOP期刊，IF=9.115）上在线发表了题为“Regulation of capsule spine formation in castor”的研究论文，该研究揭示了RcMYB106-RcWIN1网络调控蓖麻蒴果果刺形成发育的遗传调控基础。
蓖麻(Ricinus communisL.)为大戟科蓖麻属，多年生木本、一年生草本双子叶植物。蓖麻具有良好的耐干旱、耐酸碱和耐重金属污染等优良特性。由于蓖麻种子含油量为60%左右，可榨油，且蓖麻油超低温不凝结，因此可被用作航空航天用油原料，也使其成为化妆品、涂料等众多产品的重要工业原料。
毛状体类似结构存在于多种植物的器官表面，该结构对于降低植物热负荷、增加植物抗寒能力和抗旱能力以及抵御外界环境的各种胁迫等起到了关键作用。自然界中不同蓖麻品系蒴果表型不同，分为多刺和无刺两种表型，蒴果果刺表型明显且差异易于分辨。尽管在拟南芥、棉花、黄瓜等多种物种中表皮毛类似结构的发育机制已经有所报道，但是蓖麻蒴果果刺形成发育的机理仍不清楚。
本研究用经典的图位克隆的方法通过两个独立的遗传群体LYY5XDL01 F2和LYY9XDL01 F2定位到了RcMYB106基因，在LYY5品系中该基因编码区发生C-T突变导致蛋白翻译提前终止，LYY9品系中该基因启动子存在4353 bp大片段缺失突变。且通过比对268个不同来源地的蓖麻资源品系重测序数据发现，无刺蓖麻品系只存在上述两种突变类型。鉴于此，将LYY5和LYY9两种无刺品系进行杂交，其F1代呈现为蒴果无刺表型。在蓖麻中验证该基因功能后，在异源模式植物拟南芥中也验证其功能。转录组分析挖掘到了其下游靶基因RcWIN1基因，通过双荧光素酶实验，凝胶迁移率实验（EMSA）和酵母单杂交实验（Y1H）结果得出，RcMYB106基因可以通过结合RcWIN1基因启动子进而正向调控其表达。
当RcMYB106基因可正常发挥功能时，其可通过结合RcWIN1基因的启动子进而激活其表达，蓖麻蒴果即呈现出有刺表型；当RcMYB106基因编码区发生SNP突变导致该蛋白翻译提前终止时，该蛋白功能发生了改变，进而不能结合RcWIN1基因的启动子，使得蒴果表型呈现为无刺表型；或当RcMYB106基因启动子发生4353 bp大片段缺失突变时，该基因表达水平明显降低，也进一步降低了其对RcWIN1基因的激活，也会使得蒴果呈现为无刺表型。
RcMYB106-RcWIN1作用模式图
论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad149
