银杏WOX基因家族的系统鉴定及其在组织培养再生中的关键作用

为解决银杏(Ginkgo biloba)等裸子植物组织培养再生困难的问题，南京林业大学研究人员系统鉴定了13个银杏WOX(WUSCHEL-related homeobox)基因家族成员，发现GbWOX2和GbWOX3A分别显著促进愈伤组织形成和不定芽再生。该研究首次揭示了裸子植物WOX基因在体细胞胚胎发生中的调控机制，为银杏遗传改良体系建立奠定基础。

　　

作为"活化石"的银杏具有重要经济价值，但其组织培养再生体系尚未成功建立，成为遗传改良的瓶颈。裸子植物中WOX基因家族的功能研究长期空白，特别是其在体细胞胚胎发生中的作用机制不明。南京林业大学付芳芳和王改平团队在《BMC Plant Biology》发表研究，首次系统鉴定了银杏WOX基因家族，并揭示其在再生过程中的关键调控作用。

研究采用基因组扫描、系统发育分析和转录组测序等技术，结合84K杨树和烟草的异源转化实验。从NCBI获取133个银杏组织转录组数据，通过qRT-PCR验证表达模式，构建共表达网络分析调控通路。

Conserved motif identification and phylogenetic analysis of GbWOX family
鉴定出13个GbWOX基因，分为WUS、中间和古老进化枝。WUS枝成员含特征性WUS-box结构域，古老枝基因GbWOX13B/C具有50kb超长内含子和组成型表达特性。

Expression of GbWOXs in different tissues
发现7个基因呈现组织特异性表达：GbWOX1/3E在胚珠高表达，GbWOX4/13A在形成层优势表达，而GbWOX13B/C在所有组织组成型表达。胁迫处理显示GbWOX13B/C参与低温响应。

Expression during in vitro regeneration
胚胎发育过程中，GbWOX2在早期胚胎高表达，GbWOX3A在愈伤组织诱导阶段特异性激活。共表达网络分析发现1328个与胚胎发育相关的共表达基因。

Functional analysis in poplar and tobacco
异源转化实验显示：过表达GbWOX2使杨树愈伤组织增大94.2%，GbWOX3A使不定芽诱导率提升至47.2%（对照24.7%）。烟草转化证实GbWOX3A可提前3天启动再生，最终再生率达97.3%。

Possible molecular regulation mechanism
提出银杏再生可能通路：WOX3A通过激活LEC1/2等胚胎调控因子促进体细胞胚胎发生，而WOX2可能通过非ARF途径介导愈伤形成。

该研究首次系统解析了裸子植物WOX基因家族的进化特征和功能分化，发现GbWOX3A是提高银杏再生效率的关键靶点。不仅为建立银杏遗传转化体系提供分子工具，也为其他难再生木本植物研究提供范式。特别值得注意的是，具有超长内含子的gymnosperm-specific分支基因的发现，揭示了裸子植物与被子植物在再生调控机制上的重要差异。