胚胎的早期图式发生是个体发育中极为重要的一个环节,背腹轴形成是胚胎对称性被打破的最早事件,决定了器官沿着背腹方向的排列顺序,确立了脊椎动物两侧对称的身体蓝图。在斑马鱼与两栖类动物中植物极是母源信号的关键来源,它对于早期背腹轴的形成至关重要。一旦受精之后,植物极定位的背部决定因子以微管依赖的方式发生不对称迁移,从植物极运输至预定背部区域,并在此处激活母源经典Wnt信号通路,导致组织者的分化。背部组织者被认为在背腹轴形成的过程中处于中心地位,它既表达BMP配体又表达BMP拮抗物。BMP信号在背部区域的调控已经非常清楚,目前报道的在腹侧部区域bmp基因的转录由Gdf6a,Pou5f3等母源因子激活,但是目前尚未发现抑制bmp基因转录的因子。本实验室的前期工作表明植物极存在抑制BMP配体基因转录的母源因子(见研究背景),本研究通过1细胞期动植物极转录组测序和原位杂交鉴定了一个新的蛋白结构域完全未知的植物极定位因子Vrtn,其转录物在受精后迅速向胚盘边缘迁移。过表达vrtn不能引起经典Wnt信号的激活,但可以抑制bmp2b基因的转录,从而引起背部化缺陷。我们接着通过CRISPR/Cas9对vrtn进行基因敲除,并成功构建了该基因的母源合子突变体(MZ-vrtn)。MZ-vrtn中bmp2b的表达上调,胚胎出现轻微腹部化,在MZ-vrtn中敲低β-catenin 2会协同性加重腹部化程度。通过对不同物种的vrtn基因氨基酸序列比对我们发现了斑马鱼Vrtn的五个保守结构域(CD1-5)。我们首先分析了 vrtn和其截短片段的亚细胞定位,发现CD1、CD3对Vrtn在细胞核的定位有重要作用。本研究进一步通过UAS-Gal4系统进行单杂交(One Hybrid)实验证实了 Vrtn的转录抑制活性,并且发现其N端(CD1-2)对其转录抑制活性具有关键作用。最后,我们通过染色体免疫沉淀(CHIP)证实了 Vrtn可以结合bmp2b上游序列,并且进一步验证了 Vrtn可以通过结合富集序列抑制bmp2b的转录。综上所述,我们鉴定了一个新的植物极定位的转录抑制因子,它可以独立于背部决定因子和Wnt/β-catenin信号通路起作用,通过结合bmp2b上游序列对该基因进行转录抑制。因此本研究揭示了在背腹轴形成中用来调节BMP信号梯度的一个新的母源调控机制。