Nature Commun | CRC-MYB染色质环“牵手”生长素运输，揭示拟南芥蜜腺发育新机制|myb|拟南芥|染色质|生长素|细胞|芥蜜腺

蜜腺是大多数被子植物花中分泌花蜜的专门组织。花蜜不仅为昆虫等传粉动物提供食物，还直接影响植物传粉效率和作物产量。据统计，约87.5%的开花植物依赖动物传粉，约35%的全球作物依赖动物传粉进行种子和果实生产。因此，蜜腺发育与花蜜分泌不仅是植物繁殖生物学的重要问题，也与农业生产密切相关。

在模式植物拟南芥中，蜜腺在花发育第9期于雄蕊基部形成原基，第13期花开放时直径约100 μm，并通过顶端气孔分泌花蜜，之后随衰老逐渐缩小。遗传学研究早已发现，YABBY家族转录因子CRABS CLAW（CRC）是蜜腺形成的关键调控因子，crc单突变体完全缺乏蜜腺。然而，CRC下游的基因调控网络如何组织、如何在空间上协调生长素运输和蜜腺生长，仍不清楚。

近日，日本奈良先端科学技术大学院大学 Toshiro Ito 与 Nobutoshi Yamaguchi 团队联合多家科研机构在Nature Communications发表了题为A CRC–MYB chromatin loop controls auxin-mediated nectary growth in Arabidopsis的研究论文。该研究系统解析了拟南芥蜜腺发育的调控层级，揭示了CRC–MYB 转录复合物通过介导染色质环形成激活 MAB4 表达，进而通过极性生长素运输驱动蜜腺生长与分化的分子机制。

单细胞+空间双组学绘制图谱，锁定蜜腺发育核心调控因子CRC

为了在全基因组水平解析蜜腺发育的转录特征，研究团队首先对已发表的拟南芥花与角果单核 RNA-seq 数据进行重分析，鉴定出一个显著富集蜜腺标记基因的细胞类群，其中 YABBY 家族转录因子CRC（CRABS CLAW）是该类群中最核心的调控因子。在此基础上，研究团队采用Slide-seq 空间转录组技术，对第 13 期花的蜜腺区域进行原位表达谱分析，在空间水平验证了 CRC、SWEET9）、TPS24等基因的蜜腺特异表达模式。而在crc功能缺失突变体中，蜜腺结构完全消失，这些蜜腺特异基因的表达也几乎完全丧失，证明CRC处于蜜腺发育调控网络的最顶端，是蜜腺形成的必需 “总开关”。

CRC与MYB家族蛋白形成复合物，冗余调控蜜腺生长

前期研究表明，MYB57、MYB21、MYB24 三个 R2R3-MYB 转录因子均参与蜜腺发育，但二者与CRC的功能关联尚不明确。该研究发现，这三个MYB基因在蜜腺中时空表达模式与CRC高度重叠，且功能存在冗余。单基因突变仅导致蜜腺轻度变小，而myb57myb21myb24 三重突变体的蜜腺生长严重受阻，尺寸显著减小。进一步的分子互作实验表明，CRC 与 MYB57、MYB21、MYB24 在体内外均存在直接的物理相互作用，在植物细胞内形成蛋白复合物。ChIP-seq 分析显示，CRC 在全基因组结合 8825 个靶基因，MYB57结合7602个靶基因，其中超过 64%（4904 个）为二者共同靶点，涵盖生长素运输、糖代谢与转运、萜类生物合成、转录调控等多个与蜜腺发育和功能密切相关的通路。转录组分析也证实，这些共同靶基因在crc突变体与myb三重突变体中均显著下调，说明 CRC-MYB 复合物主要作为转录激活子发挥功能。

启动子-增强子染色质环：CRC-MYB精准调控MAB4表达

在众多共同靶基因中，研究团队聚焦到一个调控PIN蛋白极性、参与生长素运输的关键基因——MAB4。深入分析发现，CRC 主要结合在 MAB4 基因转录起始位点（TSS）附近的启动子区，而 MYB57 则主要富集在转录终止位点（TES）下游约 500 bp 的远端区域。该区域具有开放染色质特征，是一个进化保守的增强子元件。由此研究团队提出假说：CRC与MYB分别结合启动子与增强子，通过蛋白互作拉近二者的空间距离，形成启动子-增强子染色质环，从而促进 MAB4 的转录激活。

MAB4-PIN极性运输轴：建立生长素梯度，驱动蜜腺形态建成

MAB4的经典功能是通过限制侧向扩散维持PIN生长素转运蛋白的极性定位，从而调控定向生长素流。在蜜腺发育过程中，MAB4定位于蜜腺表皮细胞的质膜，呈现明显的极性分布，指向蜜腺顶端。MAB4协同AGC激酶，维持PIN1与PIN6的极性定位。在mab4突变体中，PIN1与PIN6的极性定位被破坏，蛋白在质膜上扩散，无法形成定向生长素流；DR5生长素报告信号显示，突变体蜜腺中生长素响应极弱，无法建立正常的生长素梯度，最终导致蜜腺生长受阻。基于上述结果，研究团队提出了蜜腺发育的两阶段调控模型：起始阶段（花发育第 9 期左右）：CRC 率先表达，直接激活 MAB4 及其同源基因（MEL1、NPY8）的表达，启动 PIN 依赖的极性生长素运输，起始蜜腺原基的形成；生长与成熟阶段（第 12-13 期）：MYB57、MYB21、MYB24 开始表达，与 CRC 形成复合物，通过染色质环进一步增强 MAB4 的转录水平，强化 PIN 极性与生长素梯度，驱动蜜腺的持续生长与功能成熟（糖分泌、萜类合成等）。