柑橘是世界第一大水果，其品种改良意义重大。但由于柑橘类果树童期长、珠心多胚和性器官败育，常规杂交育种周期长、效率不高。利用细胞工程和基因编辑等生物技术手段能有效规避上述育种障碍，提高柑橘种质创新与遗传改良效率。华中农业大学邓秀新院士领导的柑橘研究团队利用柑橘珠心多胚现象（孢子体无融合生殖），多年来从柑橘多胚性品种未受精败育胚珠（含珠心胚起始细胞）诱导并保存了100多个基因型的胚性愈伤组织，形成了世界规模最大、种类最全的柑橘离体种质库，广泛用于生物技术操作并创制了大量新种质。但多数柑橘胚性愈伤组织在继代保存过程中体细胞胚发生能力逐渐减弱，已成为生物技术用于柑橘种质创新的主要再生瓶颈。
近日，New Phytologist期刊在线发表了华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室/湖北洪山实验室郭文武教授/伍小萌教授团队题为“CsTCP14- CsIAA4 module- mediated repression of auxin signaling regulates citrus somatic embryogenesis”的研究论文，该研究揭示了CsTCP14- CsIAA4模块介导的生长素信号抑制对柑橘体细胞胚发生的重要作用，为提高柑橘胚性愈伤组织离体再生效率和促进柑橘生物技术育种提供了理论依据和调控途径。
上世纪80年代初，来自以色列的研究人员发现将MT基本培养基的碳源由蔗糖替换为甘油，无需添加任何植物激素，即可诱导柑橘胚性愈伤组织产生体细胞胚。40余年来，该诱导方法被国内外同行沿用至今，但其作用机理尚不清楚。
该研究发现柑橘胚性愈伤组织转移至甘油培养基后，生长素信号迅速减弱，CsTCP14和CsIAA4先后被诱导表达。CsTCP14结合CsIAA4启动子激活其表达；在过量表达CsTCP14的胚性愈伤组织中，CsIAA4被激活表达，生长素信号减弱；过表达编码稳定IAA蛋白的CsIAAm突变序列，也抑制胚性愈伤组织生长素信号响应，进而提高体细胞胚发生能力。外源添加IAA，抑制体细胞胚发生；而添加生长素信号抑制剂PCIB，促进体细胞胚发生（图1）。CsIAA4和CsTCP14过表达促进体细胞胚发生能力的效应被外源IAA减轻，却被PCIB进一步加强。由此构建了CsTCP14- CsIAA4模块通过抑制生长素信号从而促进柑橘体细胞胚发生的调控通路（图2）。该研究首次明确了生长素信号在甘油培养基诱导柑橘体细胞胚发生过程中的重要作用，为解决生物技术用于柑橘种质创制的再生瓶颈提供了理论依据和调控途径。
图1 生长素信号在体细胞胚诱导早期受到抑制
图2 CsTCP14-CsIAA4模块介导生长素信号调控柑橘体细胞胚发生的工作模型
华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室博士研究生王鹏博为该论文第一作者，伍小萌教授为该论文通讯作者。郭文武教授提供了重要指导，段耀园博士生和全如梦硕士等参与了该研究。该研究受到国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项基金资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/nph.20442
文字：王鹏博
审核：伍小萌
