浙江红山茶当年生接穗发育的转录组动态解析及其嫁接调控意义

为解决油茶嫁接繁殖中接穗发育弱、愈合慢的难题，研究人员通过时序RNA-seq和细胞壁组分分析，揭示了浙江红山茶当年生接穗发育的转录调控网络。研究发现WOX4/PXY-WLIM1模块主导形成层活动，GA和光信号协同调控花芽分化，确定6月为最佳嫁接窗口期，为油茶高效繁殖提供了分子靶点和农艺策略。

　　

油茶产业作为中国特色的木本油料支柱，预计2025年种植面积将达600万公顷。其中浙江红山茶(Camellia chekiangoleosa)因其花果兼优的特性备受青睐，但其嫁接繁殖却面临两大瓶颈：接穗横向生长弱导致可用茎节不足，以及嫁接愈合缓慢。这些问题严重制约了优质种苗的规模化生产。传统经验表明，接穗质量直接影响嫁接苗长势，而木质化程度是关键指标。然而，关于油茶接穗发育的分子机制研究几乎空白，特别是当年生枝条从顶端分生组织到茎干次生生长的转换过程缺乏系统解析。

中国林业科学研究院亚热带林业研究所的研究团队通过整合时序转录组和生理学分析，首次绘制了浙江红山茶当年生接穗发育的动态图谱。研究采集5个关键发育期(5月14日至7月1日)的茎段和顶芽样本，采用Illumina Hiseq-4000平台进行RNA测序，结合木质素/纤维素含量测定，通过WGCNA共表达网络分析和qRT-PCR验证，系统解析了接穗发育的调控网络。

细胞壁组分动态揭示发育转折点
研究发现茎干木质素含量在5月28日显著下降后趋于稳定，而纤维素在6月12日突增，标志着初生生长向次生生长的关键转变。顶芽则保持较低的稳定木质化水平，暗示顶端分生组织维持着持续的增殖潜能。

时空表达特征解析发育异质性
PCA分析显示茎与顶芽存在显著转录差异。G8/G9基因簇在茎中特异性高表达，富集于次生细胞壁形成、木质部发育等功能。差异表达基因(DEGs)分析发现，S4vsS5阶段上调基因与开花发育、木质素合成相关，下调基因则响应环境刺激和激素信号。

光信号与GA协同调控花芽发育
B5期(7月1日)特异的tan模块包含光敏色素EID1和隐花色素CRY1等基因，与赤霉素受体GID1s共表达。其中GID1C和羧酸酯酶CXE6作为枢纽基因，证实了GA信号在花芽分化中的核心作用，为外源GA调控接穗发育提供了理论依据。

WOX4-PXY模块决定最佳嫁接期
与细胞壁组分负相关的green模块中，WOX4、PXY和肌动蛋白结合蛋白WLIM1构成核心调控网络。这些形成层标记基因在6月达表达峰值，经qRT-PCR验证后提示6月可能是最佳嫁接季节。研究还发现纤维素合成酶样基因CSLD3等新型调控因子可能参与半纤维素代谢。

该研究首次构建了浙江红山茶接穗发育的分子调控框架，提出"光-GA-WOX4"级联调控模型：远红光信号通过ATHB-2等转录因子抑制顶端细胞增殖，同时GA信号促进花芽分化；茎干中WOX4-PXY模块通过抑制次生壁沉积维持形成层活性，其6月表达高峰与商业嫁接期高度吻合。这些发现不仅为油茶嫁接苗生产提供了关键分子标记(如WOX4表达量可作为嫁接时间指示剂)，还提出了双管齐下的改良策略：育种者可靶向编辑WOX4等关键基因增强形成层活性，栽培者则可通过外源GA和光质调控优化接穗质量。研究建立的时序转录图谱也为其他木本经济植物的嫁接繁殖研究提供了重要参考。