华南植物园揭示过表达一个转录因子极大地增强了类原球茎再生能力

以下文章来源于JIPB ，作者JIPB

兰科植物进化出独特的种子发育过程和专门的萌发程序。它们的种子不含胚乳，只有一个发育不良的胚胎，且没有分化的组织，没有胚芽、胚轴和胚根。种子在萌发过程中形成绿色的球状体，称为原球茎（protocorm），这是兰科植物特有的现象。兰科植物外植体在组织培养条件下形成类似原球茎的特殊结构，称为类原球茎（protocorm-like body，PLB），两者具有相似的转录特征。类原球茎再生是兰科植物重要的再生途径，是目前最具优势的大规模种苗生产方式之一，在兰科植物植株高效再生、遗传转化、次生代谢物生产、细胞工程等研究领域均具有广泛和重要的应用前景。然而，兰科植物建立这种重要的、独特的、无与伦比的发育过程，其分子机制是什么？目前知之甚少。

JIPB近日在线发表了中国科学院华南植物园何春梅研究组题为“ERF5 enhances protocorm-like body regeneration via enhancement of STM expression in Dendrobium orchid”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13534）。该研究发现石斛乙烯响应因子（ethylene response factor, ERF）DoERF5能够识别和结合I类KNOX转录因子DoSTM启动子的GCC-box元件，并激活DoSTM的表达，从而调控石斛类原球茎再生。这一研究不仅有助于了解类原球茎发育的分子机制，更为兰科植物资源的保护、开发和利用提供技术支撑。

该研究利用转录组测序技术筛选到一个在类原球茎高表达的乙烯响应因子DoERF5，并明确其在类原球茎再生中的重要作用。在石斛中过表达DoERF5极大地增强了类原球茎再生能力，上调了DoWINDs和DoSTM，以及细胞分裂素合成基因DoIPT和细胞分裂素应答因子DoARRs的表达。然而，沉默DoERF5后则抑制类原球茎的再生，下调DoWINDs、DoSTM和DoARRs的表达。进一步研究证明DoERF5直接与DoSTM的启动子结合并调控其转录，遗传学分析表明DoSTM在石斛中过表达促进了类原球茎的再生。研究结果阐明DoERF5通过增强DoSTM的表达来调控类原球茎再生的分子机制，为类原球茎发育提供新见解，丰富了植物再生途径的调控机制。

中国科学院华南植物园博士生曾丹琦为论文第一作者，段俊研究员和何春梅副研究员为共同通讯作者，团队的司灿助理研究员和黔南民族师范学院的张明泽副教授参与了研究工作。该研究得到了国家自然科学基金和广东省自然科学基金的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！