近日，東北林業(yè)大學林木遺傳育種國家重點實驗室李偉研究組和姜立泉研究組合作，在植物學期刊Plant Physiology上在線發(fā)表題為“MYB transcription factor 161 mediates feedback regulation of Secondary wall-associated NAC-Domain 1 family genes for wood formation”的研究論文。李偉教授和姜立泉教授為通訊作者，林木遺傳育種國家重點實驗室在讀博士研究生王志鳳為di一作者。此項研究同時被選為Plant Physiology雜志11月的封面論文。

該研究揭示了PtrMYB161轉錄因子通過反饋調節(jié)木材形成調控網(wǎng)絡進而影響楊樹木質部纖維細胞發(fā)育、次生細胞壁加厚及木材化學組分合成，為利用分子育種技術進行林木材性改良提供了新線索。

木材形成是一個復雜的發(fā)育過程，受到不同水平的分子網(wǎng)絡調控。在本團隊的前期研究結果中，揭示了木材形成中關鍵轉錄因子PtrSND1-B1介導的基因轉錄調控網(wǎng)絡（Lin et al 2013, Plant Cell），并在此基礎上進一步構建PtrSND1-B1介導的木材形成多層級基因調控網(wǎng)絡，發(fā)現(xiàn)木材形成過程存在轉錄因子-DNA互作和蛋白-蛋白互作共同決定的穩(wěn)態(tài)調控機制，其中PtrMYB161位于該網(wǎng)絡的第三層，直接結合并激活5個木材組分合成酶基因的表達（Chen et al 2019, Plant Cell）。

新研究發(fā)現(xiàn)，PtrMYB161基因在楊樹木質部纖維細胞中高豐度表達，過表達該基因導致木質部纖維細胞數(shù)量減少且次生壁變薄，而導管細胞數(shù)量增加且次生細胞壁厚度沒有明顯變化。過表達PtrMYB161基因同時嚴重影響轉基因植株的木材成分，使纖維素主要成分葡萄糖和半纖維素主要成分木糖含量各降低~50%，S（Syringyl）型木質素降低~57%，而G（Guaiacyl）型木質素增加~115%。進一步研究發(fā)現(xiàn)，PtrMYB161通過直接結合并反饋調節(jié)木材形成多層級調控網(wǎng)絡中位于di一層PtrSND1s家族成員和第二層PtrMYB021的表達，進而對整個木材形成網(wǎng)絡進行抑制。綜合分析以上結果表明，在木材形成多層級基因調控網(wǎng)絡中，PtrMYB161發(fā)揮轉錄激活或抑制作用協(xié)同調控楊樹木材形成。