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生物通報道  近日來自北京大學生命科學學院和德國波恩大學的研究人員在新研究中發現了一個參與調控角質層發育過程的新基因。這一研究成果在線發表在植物學領域雜志《The Plant Cell》（近5年平均影響因子為10.69）上。

文章的通訊作者是北京大學生命科學學院副院長顧紅雅教授，其早年畢業于南京大學生物系，1987年獲美國華盛頓大學博士學位。長期從事植物系統進化和發育生物學的研究，發表論文60余篇，曾獲得中國科協青年科技獎、國家教委科技進步三等獎等獎項。

植物表皮細胞是植物與外界環境接觸并發生物質和信息交換的重要“界面”。在從水生演化為陸生的過程中，植物產生了覆蓋其表面細胞的疏水脂類——角質層，以適應陸地上相對“干燥”的環境。角質層也有防御外界生物（如微生物和昆蟲）入侵、調節光對于植物細胞的影響等功能。在植物發育過程中，角質層還參與控制心皮閉合以及植物授粉時花粉粒與雌蕊的乳突狀細胞融合等重要的生理過程。角質層的疏水物質是多種物質的混合物，它們的合成涉及到多種酶促反應，合成之后還需要在多個細胞內區室間轉運，因此這些物質的合成與運輸是一個高度復雜和精細調控的過程。

近年來，人們已經在玉米、水稻、擬南芥等植物中發現多種與表面疏水物質合成、衍生與分泌相關的基因；但這些基因是如何調控的等機理方面的進展甚少，長期以來，只有少數參與這一過程的調控基因得到了克隆和鑒定。

在這項研究中，北京大學生命科學學院蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室的研究人員通過分析一株具有卷葉表型的水稻突變體，找到了導致卷葉的基因CFL1。該基因是一個新的基因，編碼一個具有WW結構域的未知功能蛋白，同時在擬南芥中找到它的同源基因At CFL1。在擬南芥中過量表達At CFL1基因之后發現會出現器官融合的表型。同時，他們還發現這些轉基因擬南芥的表皮細胞的形態發生畸變，覆蓋表皮細胞的蠟質晶體也大量減少。進一步的分析表明，這些異常現象都是由于角質層發育缺陷造成的。

通過與德國波恩大學Lukas Schreiber教授實驗室的合作，他們確定有多種角質層的組成成分發生了改變。進一步工作表明CFL1會通過與一個重要的植物轉錄因子HDG1發生相互作用來調節其功能，而HDG1這個轉錄因子直接參與調控兩個角質層發育過程中的關鍵基因BDG和FDH的表達。

目前對于植物角質層發育的研究主要集中在成分合成及運輸方面，但對于基因表達調控方面的研究較為匱乏。這項研究不僅找到了一條新的角質層發育的調控途徑，而且為植物角質層發育的基因調控研究提供了新的思路。