西伯利亚冰草幼穗与成熟胚高效再生体系建立及不同愈伤组织类型的转录组解析

为解决西伯利亚冰草(Elymus sibiricus)遗传转化体系缺失的问题，研究人员通过幼穗(0.7-2.6 cm)和成熟胚外植体，在含5 mg/L 2,4-D和0.15 mg/L 6-BA的MS培养基上建立高效再生体系，其中"高牧1号"再生效率达27.55%。转录组分析揭示胚胎发生愈伤组织(EC)中染色体重构和活性氧(ROS)积累等关键分子机制，为禾本科植物体细胞胚胎发生研究提供新见解。

　　

西伯利亚冰草(Elymus sibiricus)作为禾本科(Poaceae)重要牧草，在温带生态保护和畜牧业中具有双重价值。科研团队创新性地构建了基于幼穗和成熟胚的双轨再生体系：将0.7-2.6 cm幼穗接种于含5 mg/L 2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和0.15 mg/L 6-苄氨基嘌呤(6-BA)的MS培养基，诱导出的愈伤组织经1.5 mg/L 2,4-D培养基继代后，使高牧1号品种再生率突破27.55%。更有趣的是，在44份种质资源筛选中，仅C1基因型能在光照条件下产生具有胚胎发生潜力的乳黄色颗粒状愈伤组织，其分化率达21.11%。

转录组测序揭开了胚胎发生愈伤组织(EC)的分子奥秘：与非胚胎发生愈伤组织(NEC)相比，EC中差异表达基因(DEGs)显著富集于染色体动态调控和染色质重塑通路。通过硝基蓝四氮唑(NBT)染色技术，研究者首次捕捉到EC中活性氧(ROS)的爆发式积累现象，这可能是触发体细胞胚胎发生的"分子开关"。该研究不仅建立了西伯利亚冰草遗传操作的黄金标准，更揭示了禾本科植物细胞命运转变的表观遗传调控机制，为作物遗传改良提供了全新理论框架。