2020年11月23日，英國劍橋大學Julian M. Hibberd研究組在著名學術期刊Nature Plants上發表題為「A bipartite transcription factor module controlling expression in the bundle sheath of Arabidopsis thaliana」的研究論文，該研究發現異聚體轉錄因子模塊控制基因在擬南芥維管束鞘中特異表達。
多細胞生物的一個顯著特點是不同組織有不同的功能分化。各個組織間不同的功能來自於組織特異性的蛋白，而這些組織特異性的蛋白往往由基因的特異性表達導致的。植物中的一個典型例子是：C4植物中的碳在首先葉肉細胞中固定，然後被運輸到維管束鞘細胞中脫羧，放出的二氧化碳被 Rubisco催化的羧化反應再次固定。C4植物有更高的光合作用效率，把C4途徑轉化到作物中會大大提高作物的光合作用效率和產量。為了更好的利用好C4途徑的高光合作用率，了解基因在維管束鞘細胞和葉肉細胞中特異性表達的機制十分重要。① 科研思路上的創新：C4途徑是利用C3途徑的現有分子機制，從C3途徑中進化而來的。所以為了研究細胞特異性的表達機制，作者使用C3植物擬南芥作為模型。MYB76是一個被報導在維管束鞘中特異性表達的基因，參與植物的硫代代謝和硫代葡萄糖酸鹽的生物合成。但是調控MYB76在維管束鞘細胞特異性表達的機制還不清楚，所以作者挑選了MYB78作為研究對象。② 研究結果上的創新：1）作者首先將MYB76的啟動子區域到3『端的基因組區域連接上GUS並進行轉基因，發現啟動子區域調控了MYB76在維管束鞘細胞的表達。進一步對啟動子區域進行截短突變，發現-1264到-796的一段啟動子序列直接調控了MYB76的維管束鞘細胞特異性表達。2）DNase I切割位點往往是開放的DNA序列，利用這個特徵，可以預測哪些啟動子位點是開放的，並可以結合轉錄因子。作者通過DNase I敏感位點的預測，發現了在一段序列位於MYB76的-1264到-796啟動子區域之間，並證明了這段DNase I敏感區域(DHS）（−909到−796）直接調控MYB76的維管束鞘細胞特異性表達。進化足跡法發現兩段基序在幾個維管束鞘特意表達的基因啟動子區域保守，其中基序二所在的27個鹼基的區域對MYB76的維管束鞘細胞表達的充分必要條件。意義與展望
本文發現了MYCs和MYBs轉錄因子協同調控基因在維管束鞘細胞中特異表達的機制。C4途徑可以極大的提高光合效率，C4植物中的碳在首先葉肉細胞中固定，然後被運輸到維管束鞘細胞中脫羧，放出的二氧化碳被 Rubisco催化的羧化反應再次固定。為了更好的利用C4途徑，了解維管束鞘細胞的特異表達機制是必須的。而從C3途徑中進化而來的，本文利用C3植物擬南芥作為模型，發現了維管束鞘細胞特異表達的啟動子區域，對指導將C4途徑轉化到C3植物中提高光合效率打下了研究基礎。英國劍橋大學Patrick J. Dickinson為該文第一作者，Julian M. Hibberd教授為該論文的通訊作者。該研究得到了ERC和BBSRC的資助。Julian M. Hibberd教授長期關注植物發育和非生物脅迫方面的研究，在Nature, Science, Nature Plants等高水平雜誌上發表多篇論文。