作為種子植物最重要的特征，胚珠在受精成功後發育為種子。胚珠原基起始于雌蕊的胎座組織，經過細胞增殖和分化發育為包含有成熟雌配子體的胚珠。雌蕊的形态建成、每枚雌蕊能産生的胚珠數目和胚珠發育的完整性是雌蕊育性和種子産量的直接影響因素，受到精細而複雜的信号網絡調控。MADS結構域蛋白AGAMOUS（AG）是調控雌蕊身份決定和器官發育的關鍵轉錄因子，也參與調控胚珠的起始與發育過程。油菜素甾醇（Brassinosteroid，BRs）是一類參與植物生長發育各階段的多羟基化類固醇激素，具有廣泛的調控作用。胚珠發育過程中，BR信号通路能夠同時促進胚珠起始、珠被發育和雌配子體特化等過程。作為雌蕊和胚珠發育過程中兩類重要的調控因子，AG與BR信号通路之間是否存在相互作用、如何構建轉錄調控網絡仍有待解析。
伟徳国际官网登录入口孫博課題組報道了拟南芥中BR信号通路和轉錄因子AG組織特異性調控C2H2型鋅指蛋白ZFP11（ZINC FINGER PROTEIN11）表達以促進雌蕊和胚珠發育的分子機制。該研究通過對ZFP11的突變體、過表達植株和轉基因回補系的分析，結合相關分子和細胞生物學實驗結果，發現花發育第7期的雌蕊胎座組織中AG激活ZFP11表達，ZFP11促進胎座伸長以産生足夠數量的胚珠；在胚珠發育過程中，ZFP11的表達被限制在珠柄中以維持胚珠的正常發育。進一步分析表明，BR信号下遊轉錄因子BZR1（BRASSINAZOLE-RESISTANT 1）除了直接激活外珠被調控關鍵基因INO（INNER NO OUTER）表達以外，還結合到ZFP11啟動子上并沉默其在外珠被的表達；珠心區ZFP11的表達則由位于下遊的3’調控元件和相應的轉錄因子（如BZR1）抑制。在BR減弱的突變體或者pINO:ZFP11-eGFP轉基因植株中，外珠被異位表達的ZFP11下調INO表達水平，造成外珠被發育缺陷；而在3’元件缺失的轉基因材料或者pWUS:ZFP11-eGFP轉基因植株中，ZFP11在珠心區異位表達并沉默WUS，造成更加嚴重的珠被和胚囊發育缺陷。
綜上所述，該研究繪制了AG和BR信号調控ZFP11的組織特異性表達以促進胎座伸長和胚珠發育的模型，也拓展了我們對ZFP蛋白和BR信号通路調控雌蕊與胚珠發育過程的理解。zfp11突變的引入對BR減弱突變體外珠被缺陷的回複則為以BR通路為基礎的分子設計育種提供了新的潛在靶标，有助于在優化作物株型的同時維持作物産量。
該研究于2024年10月07日以“Brassinosteroid signaling represses ZINC FINGER PROTEIN11 to regulate ovule development in Arabidopsis”為題在線發表于the PLANT CELL雜志。伟徳国际官网登录入口博士生王鑫為論文第一作者，孫博教授為該論文的通訊作者。該研究得到了中央高校基本科研業務費專項資金的資助。
論文鍊接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae273