【New Phytologist】华中农大在树木再生发育调控研究领域取得新进展

近日，华中农业大学园艺林学学院林学学科汪念课题组在New Phytologist杂志发表了题为“PdeERF114 recruits PdeWRKY75 to regulate callus formation in poplar by modulating the accumulation of H2O2 and the relaxation of cell walls”的研究论文。该研究在树木中挖掘到一个新的再生发育调控网络，为揭示植物再生织发育的分子机制提供新见解，同时网络中的核心基因PdeERF114有望应用于提高树木基因工程的效率。

植物生长发育过程中会受到环境压力和机械损伤，导致组织或器官的破坏。为了应对这些损伤，植物迅速激活防御反应，在伤口部位形成多功能不规则的细胞团，称为愈伤组织。植物愈伤组织的形成是植物用来抵御外部伤害的一种自我修复机制，同时也在嫁接、不定根/芽发育、遗传转化等生物过程中起重要作用。

课题组在前期研究中发现PdeWRKY75-PdeRBOHB模块正调控H2O2积累，从而影响树木的不定根和愈伤组织的再生效率（JxB，2022）。在本研究中，进一步筛选鉴定并确认了一个AP2/ERF家族转录因子PdeERF114，该转录因子在体外和体内均与转录因子PdeWRKY75相互作用。通过多组学分析筛选到上述两个转录因子的另一个下游基因PdeEXPB2。该基因编码一种编码细胞壁扩展蛋白（Expansin），具有使细胞壁松弛的功能。突变体实验表明，PdeERF114、PdeEXPB2与PdeWRKY75、 PdeRBOHB两个基因具有相同的调控树木愈伤组织再生的功能。此外，作者通过酵母单、双杂交（Y1H）、凝胶迁移实验（EMSA）、烟草瞬时共表达，Co-IP、Pull-Down以及染色质免疫共沉淀（ChIP-qPCR）等实验揭示了PdeERF114和PdeWRKY75形成一个蛋白复合物，该复合物可以结合PdeRBOHB和PdeEXPB2启动子中的W-Box（图1），并正向调节PdeRBOHB和PdeEXPB2的表达，从而通过影响外植体中H2O2的积累和细胞壁的松弛两种途径调控树木愈伤组织的再生。进一步的研究发现，该调控网络与广泛报道的以WUSCHEL基因为中心的调控网络的具有明显不同时空表达特性，在WUSCHEL为中心的调控网络主要作用于植物损伤诱导早期，而以PdeERF114为中心的调控网络主要作用于愈伤组织形成的细胞增殖时期。

已毕业博士研究生张焱和硕士研究生蔡光华（现为园艺学在读博士研究生）为该论文的共同第一作者，园艺林学学院汪念副教授为通讯作者。汪念副教授自2015年在华中农业大学林学学科组建课题组以来，一直以树木生物信息学和分子生物学为基础，针对树木根系的发育与功能调控开展研究。相关研究成果以第一作者或通讯作者发表在New Phytologist、Plant Biotechnology Journal、Plant Journal、Journal of Experimental Botany、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Communications Biology、Tree Physiology、Horticulture Research等期刊上。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和中央高校基本科研业务费专项基金的资助。

图1. PdeWRKY75、PdeERF114、PdeRBOHB和PdeEXPB2调控杨树再生模型

原文链接：

 https://doi.org/10.1111/nph.19349

转自：“iPlants”微信公众号

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