植物叶表皮扁平细胞作为研究植物界细胞极性建立与形态发生复杂性的典型模型系统，呈现出如拼图般的形态特征。这种扁平细胞的镶嵌模式赋予了细胞抗拉伸的机械强度，从而维持叶表面结构的完整性和提供适应外界环境的能力。在植物发育过程中，与Rho相关的GTP分子开关（ROPs）及其下游信号通路对细胞极性的形成与维系发挥关键的生物学功能，但是对ROP的转录调控机制一直都尚未被研究和解析。本研究深入研究了组蛋白去乙酰酶HDA6如何通过表观遗传机制调控ROP6的转录，并进一步影响拟南芥叶表皮细胞的细胞极性形成和细胞形态发生。研究发现，HDA6突变体axe1-4出现了叶片卷曲和叶表皮细胞细胞极性丧失的情况。进一步细胞学研究发现，其与细胞骨架微丝和微管的空间分布与结构改变有关，它们是决定叶表皮细胞极性形成的关键因素。接下来通过转录分析和染色质免疫沉淀分析，发现HDA6通过组蛋白H3k9k14去乙酰化特异性地抑制ROP6的表达。更重要的是，显性负性效应rop6的过表达在axe1-4突变体中恢复了拼图状的细胞形态。本研究揭示了HDA6通过表观遗传抑制ROP6的转录来调控拟南芥叶表皮细胞极性建立和维系以及叶片形态发生中的关键作用。它揭示了HDA6在ROP6转录调控中的重要地位，并为组蛋白去乙酰化HDA6和ROP6介导的细胞骨架空间分布在叶表皮细胞发育中的功能和相互作用提供了有力的证据。
华南农业大学生命科学学院博士研究生杜小娟为该文第一作者，生命科学学院王浩教授和赵利锋副教授以及中国科学院华南植物园的罗鸣研究员为本文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委重大研究计划和面上项目以及广东省自然科学基金项目的资助。
论文链接：https://DOI.org/10.1111/nph.19532
2024年3月4日
来源：华南农业大学
