高效的植物再生体系构成了作物遗传转化与基因编辑工作的基础前提，但在小麦这类主要粮食作物中，再生能力却呈现出显著的基因型依赖特征。实验室中广泛使用的模式品种如Fielder往往具备出色的再生效率，而实际农业生产中广泛栽培的品种诸如济麦22、矮抗58等却普遍面临再生困难的困境，这种差异严重限制了优良品种进行遗传改良的进程。正因如此，深入探究不同基因型小麦再生能力差异背后的分子机理，识别并挖掘调控小麦再生的关键因子，对于突破作物遗传转化技术瓶颈兼具重要的科学价值与实践意义。
近期，山东农业大学张宪省教授团队与中科院遗传与发育生物学研究所肖军研究员团队展开合作，在Cell Reports期刊上发表了一项重要研究成果，题为 Chromatin accessibility and TaSCR-TaLBD17 circuitry shape genotypic regeneration capacity in wheat。该研究通过系统整合Fielder与济麦22两个品种在再生过程中的转录组数据与染色质可及性图谱，阐明了染色质重塑及转录调控网络在决定小麦基因型依赖再生能力中的核心作用，并成功构建了TaSCR-TaLBD17调控模块，为高效解决小麦主栽品种转化难题提供了新途径。不久前，山东农业大学张宪省教授团队还在《Cell》上发表了题为Time-resolved reprogramming of single somatic cells into totipotent states during plant regeneration的重磅论文。
研究团队选取了再生能力迥异的两个小麦品种作为对比材料易再生的Fielder与难再生的主栽品种济麦22，系统构建了再生过程中多个时间节点的转录组测序与染色质开放性测序图谱。分析结果显示，Fielder在愈伤组织诱导的关键阶段（接种后第3至6天）展现出显著的染色质可及性重塑与转录重编程活动，成功激活了与生长素信号传导及分生组织发育密切相关的核心基因；而济麦22在同一时期则呈现转录活性停滞状态，其表达上调的基因主要集中于胁迫响应相关通路。通过构建并对比两个品种的转录调控网络，研究人员发现Fielder拥有更为复杂且专注于再生过程调控的网络结构，其中GRAS家族转录因子TaSCR被识别为Fielder特异性激活且位于易再生品种调控网络枢纽位置的关键因子，其启动子区域在Fielder中表现出特异性的染色质高开放性特征。
在分子机制层面，TaSCR作为核心形态发生调节因子，能够有效整合上游生长素信号与下游再生相关基因的表达。具体而言，外源施加的生长素通过诱导TaARF22和TaGATA15的表达，进而间接激活TaSCR；随后TaSCR直接结合并启动下游靶基因TaLBD17与TaWOX5的转录，驱动细胞命运向分生组织方向转变。功能验证实验表明，无论是在Fielder还是在济麦22、科农199、矮抗58等难再生品种中过表达TaSCR或TaLBD17，均能显著提升愈伤组织诱导率、分化效率及整体遗传转化效率，同时TaSCR过表达植株的农艺性状包括粒重、粒型等未出现明显不利影响。
综合来看，该研究采用多组学联合分析策略，系统解析了染色质可及性动态变化与转录调控网络差异共同导致的小麦品种间再生效率分化机制。研究不仅明确了"生长素—TaARF22—TaGATA15—TaSCR—TaLBD17"这一级联信号通路在小麦再生过程中的核心地位，还开发了基于TaSCR及其下游因子TaLBD17的高效遗传转化技术方案，为突破小麦优良品种遗传转化障碍提供了坚实的理论支撑与可行路径，展现出广阔的应用前景。
该论文的共同第一作者包括山东农业大学生命科学学院别晓敏老师、遗传发育所博士研究生曹原、山东农业大学生科院博士研究生李梦璐以及遗传发育所助理研究员林学磊，肖军研究员与张宪省教授担任共同通讯作者，此外遗传发育所博士研究生刘雪美、骆旭梅，山东农业大学生科院研究生于美、宋颖和周梦易也参与了该项研究工作。
