10月9日，国家重点实验室-植物细胞壁功能基因组学团队（桂金山教授）在《Plant Science》杂志在线发表了题为“The MPK6-LTF1L1 module regulates lignin biosynthesis in rice through a distinct mechanism from Populus LTF1”的研究论文，揭示了水稻中一个新的木质素合成调控模块MPK6-LTF1L1，并发现它与杨树中已知的LTF1调控模块有着截然不同的作用机制，表明了植物木质素合成调控的进化多样性。

木质素是植物次生细胞壁的重要组分，它不仅为植物提供坚实的机械支撑和有效的运输通道，还能增强植物的抗逆性。然而，植物如何感知环境变化并精确调控木质素的合成，目前尚不完全清楚。团队前期研究在杨树中发现了一个能感应环境变化调控木质素合成的“开关”基因LTF1（《Molecular Plant》, 2019），并利用该基因实现了对木质素合成的精准调控（《New Phytologist》, 2020）。

为了进一步探索单子叶植物与双子叶植物在木质素合成调控方面的异同，团队对水稻中LTF1的同源基因LTF1L1进行了深入研究，发现水稻中也存在一个由LTF1L1和OsMPK6构成的模块，可以动态地调节木质素合成。具体来说，LTF1L1在未被磷酸化时，会抑制木质素合成基因的表达；而当LTF1L1被磷酸化后，它会失去转录抑制作用，从而激活木质素合成基因的表达。因此，OsMPK6-LTF1L1模块可以根据环境变化灵活地控制水稻木质素的合成。然而，这种调控机制与杨树中LTF1模块有着本质的区别。在杨树中，PdMPK6磷酸化LTF1，使LTF1被降解，从而解除对木质素合成基因的抑制；而在水稻中，OsMPK6磷酸化LTF1L1，并不影响LTF1L1的稳定性，而是改变其转录抑制作用。这一发现是继该团队近期揭示水稻木质素与纤维素平衡调控分子机制（《Journal of Experimental Botany》, 2023）之后的又一重要成果，表明了单子叶植物与双子叶植物木质素合成调控方面的进化多样性，并为精确和定向地改造植物细胞壁生物质提供了一种新的技术路径。

国家重点实验室为论文第一单位和通讯作者单位，硕士生朱萍和钟余为该论文的共同第一作者，本研究得到了国家自然科学基金和浙江农林大学人才项目等经费资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2023.111890