林业所在云杉超低温保存过程渗透胁迫响应机制方向上取得新进展

　　MYB（Myeloblastosis）是转录因子超家族，其中，R2R3-MYB是植物所特有且最丰富的一类，参与调控植物生长发育，响应各种非生物胁迫。多个R2R3-MYB在被子植物物种及细胞类型被广泛报道参与细胞壁木栓质的生物合成以响应渗透胁迫，但对裸子植物MYB的相关研究鲜有报道，是值得探索的研究领域。林业所珍贵树种遗传改良课题组研究欧洲云杉（Picea abies）胚性愈伤组织超低温保存预处理（Cryoprotectant pretreatment，CPT）早期渗透胁迫响应时，发现PaMYB11显著影响细胞在CPT过程的存活（Huetal, 2023. Industrial Crops & Products），意味着PaMYB11可能在针叶树的渗透胁迫响应中发挥重要的调控作用。而PaMYB11在裸子植物中作用机制是否与被子植物趋于相似，也是通过促使细胞壁木栓质沉积以响应渗透胁迫？若是，PaMYB11又是调控哪些下游靶基因及通过哪类木栓质单体/前体物质影响木栓质沉积，亦有待进一步验证。
　　该课题组以欧洲云杉（Picea abies）Pa VIII系野生型（U-control）胚性愈伤组织（Embryogenic tissue，ET）为材料，创制PaMYB11过表达（PaMYB11-OE）、显性抑制（PaMYB11-SRDX）、RNA干扰（PaMYB11-RNAi）稳定转化细胞系，GUS转化细胞系用作转化对照细胞系（T-control）。统计转基因系超低温保存复性生长量，明确PaMYB11在CPT过程对细胞存活起决定性作用。使用RNA-seq分析转基因系基因表达，组织化学、显微观测法分析转基因系CPT前后木栓质主要单体（各种长链脂肪酸）含量变化、木栓质沉积情况，结果证实PaMYB11可促进欧洲云杉胚性愈伤组织细胞壁木栓质沉积（图1）。再结合DAP-seq、Y1H、LUC筛选和验证PaMYB11的3个下游靶基因（PaPOP、PaTET8L和PaADH1）。最后提出PaMYB11的作用机制：PaMYB11通过直接激活木栓质单体合成相关基因（PaPOP、PaTET8L和PaADH1）的表达，促进超长链脂肪酸的合成，有利于欧洲云杉胚性愈伤组织细胞壁木栓质沉积，以提高其耐渗透胁迫的能力（图2）。本研究从分子水平上解析了超低温保存机理，也为裸子植物渗透胁迫研究提供新的思路。
　　研究结果以“PaMYB11promotes suberin deposition in Norway spruce embryogenic tissue during cryopreservation:Anovel resistance mechanism against osmosis”为题在线发表于《ThePlantJournal》，中国林科院林业所博士后胡继文为该论文第一作者，王军辉研究员和林木遗传育种全国重点实验室朱天擎助理研究员共同为该论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2023YFD2200603）、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（CAFYBB2019ZX001）和国家资助博士后研究人员计划（GZC20233017）资助。（胡继文）
中国林科院 　2024-07-16

关键词 树木生理  欧洲云杉  超低温  非生物胁迫  MYB  图片