Die Holzqualität wird in erster Linie durch die Eigenschaften seiner sekundären Zellwand (SCW) bestimmt. Der Einblick in die molekularen Prozesse, die die SCW-Entwicklung steuern, ist für die genetische Verbesserung der Holzqualität von entscheidender Bedeutung. Obwohl erwiesen ist, dass ein vielschichtiges genregulatorisches Netzwerk, das auf der Transkriptionsebene arbeitet, die SCW-Entwicklung orchestriert, ist unser Verständnis seiner Reaktion auf Umweltschwankungen und der daraus resultierenden vielfältigen SCW-Struktur unvollständig.
Im Dezember 2023, Gartenbauforschung veröffentlichte einen Übersichtsartikel mit dem Titel „Entschlüsselung des komplizierten hierarchischen Genregulationsnetzwerks: Entschlüsselung der mehrstufigen Regulierung und Modifikationen, die die Bildung sekundärer Zellwände vorantreiben.“
Die Forschung konzentrierte sich hauptsächlich auf die SCW-Bildung bei Modellarten wie Arabidopsis und Pappel. Trotz der grundsätzlichen Erhaltung der SCW-Regulierungsprozesse sind wichtige Unterschiede zwischen holzigen und nicht holzigen Pflanzen nach wie vor unzureichend erforscht.
Jüngste Studien weisen darauf hin, dass die SCW-Entwicklung auch einer Regulierung und Modifikation auf Chromosomenebene, posttranskriptioneller und posttranslationaler Ebene unterliegt, das Zusammenspiel dieser Faktoren und des Transkriptionsnetzwerks ist jedoch nicht vollständig verstanden.
Um diese Lücken zu schließen, haben die Forscher die mit der SCW-Bildung verbundenen Transkriptionsnetzwerke unter Berücksichtigung aller bekannten Transkriptionsfaktoren in Arabidopsis und Pappel neu bewertet und synthetisiert. Ihre Analyse wirft Licht auf die komplexen regulatorischen Module und Motive innerhalb des Netzwerks und bietet Einblicke in die Rolle des Transkriptionsnetzwerks bei der Erzeugung verschiedener SCW-Strukturen.
Sie untersuchten außerdem systematisch die Unterschiede in den transkriptionellen Regulierungsnetzwerken zwischen holzigen und nicht holzigen Pflanzen. Unter Einbeziehung chromosomaler, postgenetischer und proteinbasierter Anpassungen schlagen sie ein ausgefeilteres Modell der SCW-Regulationsmechanismen vor.
Die Forscher skizzieren aktuelle Herausforderungen und mögliche Forschungsrichtungen bei Studien zu SCW-Regulationsmechanismen. Ihr Bericht zielt darauf ab, das Verständnis der regulatorischen Feinheiten und der dynamischen Natur der SCW-Bildung zu erweitern und Forscher durch die sich entwickelnde Landschaft dieses Forschungsbereichs zu führen.
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Zhigang Wei et al., Deciphering the Intricate Hierarchical Gene Regulatory Network: Unraveling Multi-Level Regulation and Modifications Driven Secondary Cell Wall Formation, Gartenbauforschung (2023). DOI: 10.1093/hr/uhad281
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