Plant Physiology | 华中农业大学柑橘团队郭文武课题组揭示柑橘体细胞胚发生调控新机理

以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP

柑橘是我国重要的经济果树，品种改良意义重大。由于柑橘童期长、珠心多胚和雌/雄性不育，常规杂交育种进程缓慢。利用细胞工程和基因编辑等生物技术手段能有效规避常规育种障碍。体细胞胚发生是生物技术改良的重要再生途径。体细胞胚发生机理解析将为提高柑橘离体再生效率和促进生物技术改良提供理论和技术支撑。

近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室柑橘研究团队郭文武教授课题组在著名国际期刊Plant Physiology发表了题为“miR171-targeted SCARECROW-LIKE genes CsSCL2 and CsSCL3 regulate somatic embryogenesis in citrus”的研究论文。该研究发现，miR171c的靶基因CsSCL2/3通过降低细胞内ROS含量及直接抑制下游再生相关基因表达，从而调控愈伤组织体细胞胚发生的作用机理，为柑橘离体再生机理提出了新的调控模型。

华中农业大学柑橘细胞工程与遗传改良课题组长期致力于柑橘体细胞胚发生调控机理解析，通过细胞学观察、转录组、蛋白组、小RNA组和降解组测序，发掘了一批调控柑橘体细胞胚发生的关键基因和miRNA-靶基因组合。前期通过胚性愈伤组织遗传转化证实csi-miR171c过量表达促进柑橘体细胞胚发生（Shi et al. Plant Cell Reports 2022, 41:1403–1415），但调控机制尚不清晰。

本研究证明胚性愈伤组织中csi-miR171c的两个靶基因CsSCL2和CsSCL3（CsSCL2/3）可以正反馈调控csi-miR171c表达，且抑制CsSCL2表达显著增强柑橘愈伤组织体细胞胚发生能力。CsSCL2/3被证实与硫氧还蛋白CsClot互作，且过量表达CsClot可能通过干扰胚性愈伤组织ROS内平衡从而增强体细胞胚发生能力。利用ChIP-Seq和RNA-Seq技术筛选到CsSCL2直接抑制660个基因表达，GO富集到发育相关过程、生长素激活信号通路、多糖代谢与细胞壁组织及生物合成等过程，且CsSCL2/3直接抑制WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 2 (CsWOX2)、CsWOX13和 Lateral Organ Boundaries Domain 40 (CsLBD40) 等再生相关基因表达。

课题组已毕业博士生冯梦琦为该论文第一作者，伍小萌副教授为该论文通讯作者。郭文武教授、姜楠和王鹏博等博士研究生参与了研究工作。该研究依托果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室和湖北省洪山实验室，受到国家重点研发计划课题（2022YFF1003101）、国家自然科学基金（32072528）和洪山实验室基金（2021hszd009）等项目资助。

华中农业大学柑橘团队郭文武教授课题组长期从事柑橘细胞工程与遗传改良研究。针对我国原产特色柑橘品种种子多、品质退化和高效育种技术缺乏等问题，二倍体水平上，创建通过细胞工程技术实现果实无核的新育种途径，缩短育种周期20年以上；多倍体水平上，构建多种细胞工程高效育种技术，创制出大量多倍体新种质。培育出柑橘无核优质系列新品种和新品系，已授权和受理柑橘新品种权9个，荣获湖北省技术发明一等奖。同时，基于柑橘细胞工程新种质，研究雄性不育、体细胞胚发生、多倍体广适应性和表观遗传变异等科学问题，在PNAS、Plant Physiology、Plant Biotechnology Journal、Journal of Experimental Botany、Theor Appl Genet、园艺学报等刊物发表论文100余篇，为我国柑橘细胞工程定向精准改良提供了理论支撑。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiad289

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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