转录组学视角下激素介导的玫瑰体细胞胚胎种子样萌发调控机制

《In Vitro Cellular & Developmental Biology - Plant》：Transcriptomic insights into hormone-mediated regulation of seed-like germination in Rosa somatic embryos

　　# 摘要从体细胞胚胎再生植株的过程受多种植物激素之间复杂相互作用所调控。然而，不同的激素信号通路如何汇聚并协调这一过程，目前仍知之甚少，尤其是在木本观赏植物中。本研究对玫瑰'肯尼迪'的体细胞胚胎初始材料（SPC外植体，对照样本）和再生幼苗（RSLA幼苗）进行了转录组测序（使用Illumina NovaSeq? 6000平台，每个样本设三个生物学重复）。共鉴定出8,330个差异表达基因（其中4,742个上调，3,588个下调，|log?FC|≥1，FDR≤0.05）。本研究分析了RSLA相对于SPC（对照样本）的转录组数据，识别出两类关键基因：胚胎发育特征基因（*LEC2*、*FUS3*、*BBM*、*AGL15*和*SERK*）和萌发特征基因（*DOG1*、*α-AMY*和*PHO1*）。进一步分析表明，胚胎发育特征基因可能作为上游调控节点，通过调控多种激素合成通路（包括脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）和生长素）影响萌发命运。本研究揭示了一个新颖的拮抗模块：ABA信号通路似乎通过诱导萌发抑制因子（DOG1）来维持胚胎发育身份，该过程可能经由ABI5介导；而GA则似乎通过降解DELLA蛋白并激活α-AMY表达来触发分化过程。值得注意的是，本研究首次提供了生长素具有双重调控功能的证据：在体细胞胚胎中，生长素似乎通过ARF-DOG1途径强化休眠状态；而在再生幼苗中，它似乎缓解了对细胞分裂素信号的抑制，从而间接促进萌发。此外，油菜素内酯似乎与生长素串扰，微调DOG1介导的抑制作用。综上所述，这是首次在玫瑰中建立了"胚胎发育基因—激素网络—萌发程序"的级联调控框架，为体细胞胚胎双极性萌发的分子机制提供了新的见解。