Yoshimi Oshima（AIST 博士后研究员）、Nobutaka Mitsuda（高级研究员）以及米乐m6官方网站（AIST）生物生产研究所（所长：Yoichi Kamagata）植物基因调控研究小组的同事，与花卉科学研究所合作，确定了覆盖植物表面的角质层形成的关键调控基因（主任：村上百合子）国家农业食品研究机构（会长：堀江武）。

角质层由脂质聚合物组成，使植物表面有光泽，并保护植物最外层免受水、干旱、紫外线和疾病等外部环境压力的影响。研究人员已经确定了促进角质层形成的关键调控基因（MYB106、MYB16）。他们还发现，这些基因调节的角质层形成与组织形成和细胞扩张协调调节。

这些基因编码调节多种基因活性的转录因子，因此操纵它们可以很容易地改变角质层和表面结构中包含的植物蜡。这些基因预计还将用于多种领域，包括提高抗逆性和抗病性、培育生产有价值的蜡的作物以及开发具有有吸引力质地的花朵。

详细信息已发表在美国科学期刊上，植物细胞（DOI：101105/tpc113110783）2013 年 5 月 24 日（美国东部时间）。

具有不同角质层形成的植物表面（照片为拟南芥）

植物已被用作食物、衣服和住房材料，园林植物还可以治愈人们。近年来，植物因其在中药、生物燃料和工业材料生产中的重要性而引起人们的关注，其应用日益广泛。此外，植物蜡作为角质层成分之一，广泛应用于化妆品、食品、润滑油、油漆和燃料中。众所周知，覆盖植物表面的角质层在抵御干旱和强光方面具有重要作用，因为在赤道或干燥地区或旱季生长的植物中，角质层会变得更厚。然而，由于角质层成分复杂，尚未被作为育种的目标。由于分子生物学的最新发展，人们提出了一种可能性，即角质层将成为培育具有抗病和环境胁迫、有价值的蜡和吸引花朵纹理的植物的良好操纵目标。

AIST 长期以来一直在研究植物基因，特别是控制许多基因表达的转录因子，以便将其应用于工业材料、药品和食品的生产。 AIST 开发的嵌合阻遏物基因沉默技术 (CRES-T) 和嵌合阻遏物文库在全球范围内用作各种基础和应用转录因子研究的宝贵工具。除了开发此类通用方法之外，AIST 还在研究涉及植物各个方面的单个转录因子的功能，例如形态、大小和代谢物产生。在本研究中，研究人员研究了调节植物表面物质产生的机制以及表面本身的形成。

这项工作得到了日本生物导向技术研究推进机构的生物导向产业创新基础和应用研究促进计划的支持，题为“基于CRES-T的花性状调控技术的实际应用（2008-2010财年）”

自从植物从海洋踏上陆地以来，角质层就一直在保护大气中的植物。蜡和角质等疏​​水性化合物沉积在表面，形成角质层，防止水分从内部蒸发，排斥水分，是保护植物免受强光和病原体侵害的屏障。此外，当新叶和新花生长时，它们还可以保护植物免受组织之间的粘附。在组织扩张和环境变化过程中，角质层的持续沉积对于植物的正常生长非常重要（图1）。

图1：涉及植物角质层的现象示例

研究人员从模式植物拟南芥中鉴定出了促进角质层形成的转录因子（MYB106、MYB16）。这些转录因子密切相关，并且发现它们都参与角质蜡和角质的沉积。拟南芥 MYB106 和 MYB16 的过度表达增加了叶子中角质层蜡的沉积。在过度表达 MYB106 的蓝猪草中也获得了类似的结果。相比之下，抑制 MYB106 和 MYB16 活性会减少角质层蜡的沉积并诱导生长组织的粘附。 MYB106激活另一个已知的转录因子WIN1/SHN1，调节角质层蜡和角质，它们协同促进角质层形成（图2）。

MYB106和MYB16与已知的转录因子MIXTA高度相关，其决定植物叶、茎和花以及花瓣圆锥形细胞表面形成的毛状体等立体形状。在这项研究中，研究人员发现，抑制或增强这两种转录因子不仅会减少或增加角质层蜡质，还会诱导表皮细胞形状的不完全形成。这些结果表明，表面细胞形状和角质层的形成是协调调节的。

图2：表面角质层和细胞形状形成的调节

研究人员计划开发一种通过增强或抑制MYB106、MYB16和WIN1/SHN1的功能来提高环境胁迫抗性和改变表面结构的技术，并将该技术应用于作物育种。未来他们将通过操纵这三个因素来促进植物蜡和有价值的脂质的人工大规模生产。