近日，New Phytologist期刊在線發(fā)表了華中農(nóng)業(yè)大學果蔬園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用全國重點實驗室/湖北洪山實驗室郭文武教授/伍小萌教授團隊題為“CsTCP14- CsIAA4 module- mediated repression of auxin signaling regulates citrus somatic embryogenesis”的研究論文，該研究揭示了CsTCP14- CsIAA4模塊介導的生長素信號抑制對柑橘體細胞胚發(fā)生的重要作用，為提高柑橘胚性愈傷組織離體再生效率和促進柑橘生物技術育種提供了理論依據(jù)和調(diào)控途徑。
柑橘是世界第一大水果，其品種改良意義重大。由于柑橘類果樹童期長、珠心多胚和性器官敗育，常規(guī)雜交育種周期長、效率不高。值得注意的是，通過細胞工程和基因編輯等生物技術手段能有效規(guī)避上述育種障礙，提高柑橘種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良效率。華中農(nóng)業(yè)大學鄧秀新院士領導的柑橘研究團隊利用柑橘珠心多胚現(xiàn)象（孢子體無融合生殖），多年來從柑橘多胚性品種未受精敗育胚珠（含珠心胚起始細胞）誘導并保存了100多個基因型的胚性愈傷組織，形成了世界規(guī)模最大、種類最全的柑橘離體種質(zhì)庫，廣泛用于生物技術操作并創(chuàng)制了大量新種質(zhì)。但多數(shù)柑橘胚性愈傷組織在繼代保存過程中體細胞胚發(fā)生能力逐漸減弱，已成為生物技術用于柑橘種質(zhì)創(chuàng)新的主要再生瓶頸。
上世紀80年代初，來自以色列的研究人員發(fā)現(xiàn)將MT基本培養(yǎng)基的碳源由蔗糖替換為甘油，無需添加任何植物激素，即可誘導柑橘胚性愈傷組織產(chǎn)生體細胞胚。40余年來，該誘導方法被國內(nèi)外同行沿用至今，但其作用機理尚不明晰。
該研究發(fā)現(xiàn)，柑橘胚性愈傷組織轉(zhuǎn)移至甘油培養(yǎng)基后，生長素信號迅速減弱，CsTCP14和CsIAA4先后被誘導表達。CsTCP14結合CsIAA4啟動子激活其表達；在過量表達CsTCP14的胚性愈傷組織中，CsIAA4被激活表達，生長素信號減弱；過表達編碼穩(wěn)定IAA蛋白的CsIAAm突變序列，也抑制胚性愈傷組織生長素信號響應，進而提高體細胞胚發(fā)生能力。外源添加IAA，抑制體細胞胚發(fā)生；而添加生長素信號抑制劑PCIB，促進體細胞胚發(fā)生。CsIAA4和CsTCP14過表達促進體細胞胚發(fā)生能力的效應被外源IAA減輕，卻被PCIB進一步加強。由此構建了CsTCP14- CsIAA4模塊通過抑制生長素信號從而促進柑橘體細胞胚發(fā)生的調(diào)控通路。該研究首次明確了生長素信號在甘油培養(yǎng)基誘導柑橘體細胞胚發(fā)生過程中的重要作用，為解決生物技術用于柑橘種質(zhì)創(chuàng)制的再生瓶頸提供了理論依據(jù)和調(diào)控途徑。
華中農(nóng)業(yè)大學果蔬園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用全國重點實驗室博士研究生王鵬博為該論文第一作者，伍小萌教授為該論文通訊作者。郭文武教授提供了重要指導，段耀園博士生和全如夢碩士等參與了該研究。該研究受到國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項基金資助。
論文鏈接：http://doi.org/10.1111/nph.20442
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