The Plant Cell | 荷兰瓦赫宁根大学揭示了不依赖于外源激素的植物再生新策略

2025年10月,荷兰瓦赫宁根大学的Jana Wittmer等人在The Plant Cell发表了题为Rational design of induced regeneration via somatic embryogenesis in the absence of exogenous phytohormones的文章,该研究揭示了一种不依赖于外源激素即可实现体细胞胚胎发生植株再生的新策略,其主要机制是通过诱导根干细胞因子PLT与WOX协同表达实现体细胞胚胎发生与植株再生,为突破作物遗传转化中的再生障碍提供了新工具。

PLT1与WOX5的组合表达足以在无外源激素条件下诱导体细胞胚胎发生和完整植株再生。再生过程通过体细胞胚胎发生路径完成,类似于合子胚胎发育,涉及LEC1LEC2FUS3等关键胚胎发育基因。

PLT1/WOX5诱导的细胞增殖模式
筛选与验证诱导再生的核心干细胞因子

PLT/WOX可能通过直接调控根组织细胞染色质可及性改变和靶基因表达,激活LAFL基因等胚胎发生相关通路,诱导其多能性,再生获得自主性后,不再依赖转基因持续表达。再生过程按照愈伤形成→体细胞胚发生→芽分化→完整植株发生。

PLT1/WOX5诱导再生的时间进程

研究表明,这种干细胞因子诱导的再生能力是基因型非依赖性的,可克服拟南芥及辣椒的再生限制在不同物种中(生菜、番茄等)均有效,如:生菜可在17天内实现无激素完整植株再生,周期显著短于传统方法。转录组分析显示,再生涉及细胞周期重启、压力响应和表观重编程。

PLT/WOX 因子组合诱导不同物种作物再生

该研究明确了PLT/WOX 因子组合是再生诱导的核心,揭示了转录组重编程与体细胞胚胎发生的关键分子路径,且该系统具有跨物种通用性,尤其突破了辣椒等难再生作物的技术瓶颈,为作物遗传转化、育种改良及高效繁殖提供了全新的基因工程策略。

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