科学家揭示作物离体细胞胚性分化调控机制

最近，山东农业大学作物生物学国家重点实验室的曾繁昌教授和他的研究团队成功地揭示了作物离体高效胚胎发生分化的明显调控分子基础。相关成果发表在国际期刊《植物生物技术》上。

体细胞胚胎发生是从体细胞发育和重建到胚胎发生的过程，是植物发育过程中的一种独特现象。这一过程可以在体外人工控制，是细胞全能性表达的最完整模式和经典范例。作物离体胚性分化和植株再生的调控机制被认为是最重要的科学难题之一。长期以来，作物体细胞胚性分化的表观调控和分子基础一直不清楚。

曾繁昌指出，体细胞胚胎发生的生物学过程也是作物细胞和基因工程、无性繁殖和人工种子的重要环节和基础，是现代无性育种发展的最直接制约因素和技术瓶颈。在许多作物的组织培养、细胞和基因工程的生物技术应用过程中，胚性分化顽抗种是常见的。诱导体细胞分化和植物再生的工作仍然是经验性的，有相当大的盲目性。有目的、高效、准确地调控体细胞胚性分化和植株再生过程是不可能的，这在很大程度上限制了细胞和基因工程在现代无性育种中的应用。

基于棉花体细胞具有不同胚性分化能力的代表性种质，研究人员比较分析了离体细胞去分化和胚性再分化过程中基因组DNA甲基化的表观调控模式和区域位点。结果表明，不同类型的DNA甲基化在不同种质的胚性分化过程中具有明显不同的甲基化修饰特异性，揭示了体外高效胚性分化的特定甲基化位点类型和调控模式。

进一步的研究揭示了与胚胎发生分化的启动相关的甲基化基因，以及相关的重要生物过程和代谢途径。同时，不同胚性分化能力种质的甲基化修饰的特异表达基因及其负调控互作模式已被鉴定。

该研究结果为更高效地诱导细胞胚性分化、调控植物再生和扩大生物技术无性离体育种提供了重要的理论基础和功能基因资源，对于揭示细胞全能性和植物再生的机制，促进棉花等作物的现代细胞工程和无性育种的发展具有重要的科学意义和应用价值。

相关论文信息:https://doi.org/10.1111/pbi.13336