综述:马铃薯离体诱导子驱动预处理的多层次转化框架:表观遗传可塑性、转录组防御重编程与可扩展生物工厂平台的系统综述
《International Journal of Molecular Sciences》:Transcriptomic and Epigenetic Reprogramming in Solanum tuberosum L. Micropropagation: A Systematic Review of Elicitor-Driven Acclimatization and Scalable Biofactories
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时间:2026年10月20日
来源:International Journal of Molecular Sciences 5.6
摘要
Solanum tuberosum L.(马铃薯)在无菌种薯的生产中高度依赖离体培养技术;然而,从离体环境过渡到自然环境时,移栽胁迫会导致植株严重死亡。外源诱导子已成为关键的预处理工具,但其底层的分子机制仍呈碎片化状态。本系统综述旨在阐明马铃薯中诱导子驱动的预处理策略的转化架构,该架构系统性地横跨三个层次连续体系——(1)表观遗传染色质可塑性,(2)转录组防御重编程,以及(3)可扩展的生物工厂平台(暂时浸没式生物反应器和传感控制的雾化栽培系统)——以验证组培苗的离体生理适应能力。遵循系统综述的PRISMA 2020指南,我们在Scopus、Web of Science和ScienceDirect数据库中进行了结构化检索(2010年1月至2026年8月)。纳入标准针对评估马铃薯离体诱导子处理对转录组或表观遗传响应的原始研究。经过质量评估后,我们采用关键叙述法综合了58项高质量研究的数据。证据清晰地分层为三个核心层次。(1)转录组重编程:外源诱导子在转嫁至自然环境前系统性地重新激活休眠的防御网络,严格汇聚于水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)和乙烯(ET)信号通路以及活性氧(ROS)解毒途径。(2)表观遗传可塑性:同时,形态适应性受到可逆染色质重塑的强烈调控;具体而言,暂时性DNA低甲基化和组蛋白乙酰化确保了离体细胞的全能性和胁迫记忆。(3)转化可扩展性:自动化生物反应器和雾化栽培平台提供了必要的物理微环境,以验证这些分子成果并在商业规模上逆转组培苗退化。诱导子驱动了一个集成的三层次预处理连续体系,可减轻移栽胁迫并实现可扩展的炼苗驯化。我们勾勒了一个全面的转化框架,以促进从经验性微型繁殖向靶向的、基因组信息驱动的生物工厂平台的转变。
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