脂质组和转录组联合分析阐明部分干化对粗枝云杉体细胞胚磷脂代谢的影响机制

体细胞胚胎发生是一种大规模无性繁殖技术，广泛应用于具有重要经济和生态价值的树种。然而，低萌发率严重制约了体细胞胚胎发生技术在产业应用中的效率。课题组前期研究发现部分干化处理（PDT）是云杉体细胞胚成功萌发的先决条件。但PDT本质属于一种胁迫，会导致体胚缺水。脂质对水分含量变化敏感。一方面，结构脂质（例如甘油脂和甘油磷脂）是细胞膜中的主要成分。另一方面，信号脂质在胁迫条件下介导了对刺激的各种生理反应。然而脂质是否是响应干化促进萌发的关键物质，其中的机制尚未被解析。因此，探究干化前后体胚的脂质代谢物差异，有利于解释脂质代谢在体胚应对环境变化和影响萌发中的作用。
林业所、林木遗传育种国家重点实验室珍贵树种遗传改良课题组以粗枝云杉高度同步化胚性细胞系1931体胚为材料，以早期构建的体细胞胚胎发生技术及PDT诱导体胚萌发技术为基础开展了PDT前后体胚的脂质组学、转录组学和蛋白质组学联合分析。研究发现质谱测定的82个脂质分子中，磷脂酸（PA）在PDT后的云杉体胚中显著增加，是响应PDT最关键的脂质。甘油脂和甘油磷脂代谢途径中的多个转录本存在显著差异表达，包括促进磷脂酰胆碱（PC）转化为PA的五个PLDα1转录本。PDT后体胚的PLD酶活性显著增强且PLDα1（MA_10436582G0020）的蛋白质水平显著提高。研究还发现参与赤霉素、脱落酸和乙烯信号转导的基因GDI1、DELLA、ABI1s、SNRK2、CTR和ERF在PDT前后体胚之间显著差异表达，而PA是影响这三种激素信号转导的关键因子。PA响应PDT影响激素信号可能是PDT促进体胚萌发的原因之一。本研究从膜脂质重塑的角度对PDT促进体胚萌发的分子机制提供了新的见解。
相关研究成果近日发表于International Journal of Molecular Sciences，林业所博士研究生凌娟娟和西南大学夏燕博士共同为该论文的第一作者，林业所王军辉研究员和林木遗传育种国家重点实验室朱天擎助理研究员共为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委员会青年科学基金资助。（凌娟娟/林业所）
论文链接：https://www.mdpi.com/1422-0067/23/12/6494
凌娟娟 中国林科院林业所 2022-06-30

关键词 云杉  体细胞  胚胎发生  干化处理  磷脂代谢  图片