山茶花不定芽再生分子机制解析：CrSAUR20基因调控激素信号通路的转录组与激素组学研究

本研究针对山茶花(Camellia reticulata)不定芽(AS)再生效率低的产业难题，通过比较野生型与栽培品种'Purple Gown'的转录组和激素组差异，发现细胞分裂素(CK)/生长素比值变化是关键调控因素。研究人员鉴定出ARRs、ARFs、SAURs等核心差异基因，并首次证实CrSAUR20通过调控生长素信号转导促进转基因烟草AS再生。该研究为建立高效山茶花离体再生体系提供理论依据，发表于《Plant Physiology and Biochemistry》。

　　

山茶花作为中国特有的珍稀观赏植物，其传统繁殖方式存在生根困难、成苗周期长等瓶颈问题。虽然组织培养技术为解决这一难题提供了可能，但不同种质间的不定芽(Adventitious Shoot, AS)再生效率差异显著——野生山茶花愈伤组织能自然分化AS，而栽培品种'Purple Gown'则完全丧失该能力。这种差异背后的分子机制长期困扰着研究者，也制约着山茶花高效育种体系的建立。

来自云南省农业科学院的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表重要成果。他们采用多组学联用策略，首次系统揭示了山茶花AS再生的分子调控网络。通过LC-MS/MS激素检测发现，野生型愈伤组织中细胞分裂素(Cytokinin, CK)与生长素(Auxin)的比值发生显著变化，同时转录组分析鉴定出ARRs(响应调节因子)、ARFs(生长素响应因子)、SAURs(小分子生长素上调RNA)等关键差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs)。研究团队进一步克隆了CrSAUR20基因，在转基因烟草中证实其通过提高生长素/CK比值促进AS再生，为激素信号通路调控植物再生提供了新证据。

关键技术包括：1) 采集云南紫溪山自然保护区野生山茶花与'Purple Gown'栽培品种建立离体培养体系；2) 采用LC-MS/MS定量分析8类植物激素动态变化；3) 高通量转录组测序筛选DEGs；4) 构建CrSAUR20过表达载体进行烟草遗传转化验证。

【Adventitious shoot regeneration in different C. reticulata germplasms】

表型分析显示野生型愈伤组织培养30天后AS再生率达62.3%，而'Purple Gown'始终无AS形成。激素检测发现野生型中吲哚-3-乙酸(IAA)和反式玉米素(tZ)含量分别比栽培品种高3.2倍和2.8倍。

【Transcriptomic and phytohormonal profiling】

转录组测序鉴定到1,843个DEGs，KEGG富集分析显示激素信号转导和苯丙烷代谢通路显著激活。其中YUCCA(吲哚-3-丙酮酸单加氧酶)表达量上调5.1倍，ERF1/2(乙烯响应因子)下调3.7倍。

【Functional characterization of the CrSAUR20 gene】

转基因烟草实验证实，过表达CrSAUR20使叶片外植体AS再生率提高47%，同时根分化受到抑制。ELISA检测显示转基因植株IAA含量增加2.3倍，而CK降低至野生型的61%。

该研究首次建立了山茶花AS再生的"基因-激素-表型"调控模型，发现基因型差异通过影响激素平衡决定再生能力。特别值得注意的是，CrSAUR20作为生长素信号通路的新调控因子，其过表达能重塑激素比例并改变器官分化命运。这些发现不仅为解析木本植物再生机制提供了典型案例，也为山茶花分子育种提供了重要靶标基因。研究提出的"激素比值阈值"理论，对优化其他观赏植物的离体再生体系具有普遍指导意义。