植物分生组织发育的一个核心问题是分生组织细胞如何平衡自身维持与向衍生细胞分化之间的关系。从植物的次生分生组织即形成层开始的细胞分裂和分化,导致了包括形成层维持、其衍生细胞的扩大、次生壁加厚和细胞程序死亡等一系列有序组织的复杂生物学过程。本实验室前期工作通过对毛白杨(Populustomentosa)茎剥皮再生系统的蛋白表达谱和全基因组表达谱分析,发现PolyeombRepressive Complex2(PRC2)复合体组分基因可能参与到此过程中的细胞脱分化、转分化和再分化。　　本研究使用本氏烟草(Nicotiana benthamiana)作为研究材料,通过病毒诱导的基因沉默(Virus-induccd gene silencing)方法进一步研究PRC2复合体组分基因在形成层发生及其衍生细胞分化中的功能。本氏烟草PRC2复合体组分基因转录本下调后,普遍造成了多向性的表型,包括:新生叶形状异常,顶端伸长生长减弱,侧芽萌动和花发育异常等。本氏烟草FERTILIZATION INDEPENDENTENDOSPERM(NbFIE)基因的两个剪切版本转录本同时下调使植物次生生长显著减弱,表现为形成层衍生细胞向次生木质部细胞尤其是纤维的分化受到阻碍。本氏烟草MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA1(NbMSI1)基因转录本下调则使新生叶的背腹性改变,与之相应的是新生茎中维管组织排列模式出现紊乱,显示出形成层细胞特性的丢失。对目的基因沉默植株和负对照组植株的烟草全基因组芯片分析,表明NbFIE基因下调使得生长素前体合成、运输和反应关键基因大幅度下调。施用外源生长素能够部分地恢复NbFIE基因沉默植株茎中的次生生长,并表现出生长素浓度梯度效应。嫁接实验结果显示NbFlE基因沉默植株作为接穗能导致野生型砧木茎中的次生生长减弱。这些结果证明,NbFIE基因沉默导致体内生长素合成受阻,从而影响到次生生长过程。此外,芯片分析结果还显示许多激素互作的节点转录因子基因的表达变化显著,尤其是参与赤霉素和茉莉酸信号通路互作的基因,如参与花丝和花序轴节间伸长调控的拟南芥AtMYB21和AtMYB24基因的同源基因等,这暗示控制节间伸长的赤霉素和茉莉酸信号通路可能也受NbFIE基因的调控。同时,我们通过芯片分析还发现包括拟南芥MADS box genes、KNAT3同源基因在内的多个不同亚家族同源异型基因均有很明显的表达差异。　　本研究确认了PRC2复合体在形成层发生及其细胞分化的作用,并为进一步寻找PRC2复合体在形成层发育过程中的靶基因提供了有用的信息。同时,本研究工作也表明病毒诱导的基因沉默技术能够成为研究植物次生维管组织发育的一个有力的遗传学工具。