WheatOmics | 山东农业大学团队在小麦再生与转化研究方面取得新进展-DnaJ家族基因TaDJA-6D增强小麦再生与转化能力

近日，WheatOmics杂志在线发表了山东农业大学张宪省和别晓敏团队撰写的“TaDJA-6D, the DnaJ family gene, enhances the regeneration and transformation in wheat (Triticum aestivum L.)”研究论文。该研究明确了TaDJA-6D在提高小麦再生和遗传转化效率方面的功能，高表达该基因可显著提升Fielder、科农199、燕大1817和小偃6号的遗传转化效率，且不影响主要农艺性状。研究结果为构建小麦高效遗传转化体系、突破基因型限制提供了重要的基因资源和理论依据。

主要研究结果：

1. TaDJA基因在小麦再生过程中高水平表达

RNA原位杂交实验发现，TaDJA基因在小麦幼胚根端分生组织、愈伤组织细胞分裂旺盛区域及芽原基起始位点均呈现强烈的杂交信号。时空表达模式分析发现，该基因在小麦再生的关键时期和关键位置高水平表达，推测TaDJA基因可能在小麦再生过程中发挥重要的调控作用。

1. TaDJA-6D显著提高不同小麦品种的再生和遗传转化效率

为明确TaDJA-6D在小麦再生与遗传转化中的功能，在Fielder、科农199、燕大1817和小偃6号等品种中进行遗传转化实验。结果显示，与对照载体相比，高表达TaDJA-6D基因可显著提升多个小麦品种的遗传转化效率，其中Fielder由27.24%提升至52.80%，科农199由5.26%提升至18.59%，燕大1817和小偃6号的遗传转化效率亦显著提高，有效突破了小麦遗传转化的基因型限制。此外，高表达TaDJA-6D基因不影响小麦分蘖数、穗粒数和籽粒等主要农艺性状。

1. 高表达TaDJA-6D小麦愈伤组织的转录组分析

为解析TaDJA-6D调控小麦再生的分子机制，对高表达TaDJA-6D基因的小麦愈伤组织取材进行RNA-seq测序。数据分析鉴定到1738个差异表达基因，其中上调基因1343个、下调基因395个。GO与KEGG富集分析显示，差异基因主要富集于蛋白质折叠、细胞周期、分生组织发育、激素信号转导及胁迫响应等生物学过程。关键候选基因表达分析发现，TaDJA-6D通过协同维持蛋白稳态、参与细胞周期与激素信号、增强胁迫耐受性，共同促进小麦再生过程。

研究结论：

本研究鉴定并解析了小麦DnaJ家族TaDJA-6D基因的生物学功能。该基因在小麦离体再生过程中持续上调表达，且特异性富集于愈伤组织分裂旺盛区域与芽原基起始位点。功能验证表明，高表达TaDJA-6D可显著提升Fielder、科农199、燕大1817和小偃6号等多个小麦品种的遗传转化效率，有效突破小麦遗传转化的基因型限制。转录组分析进一步发现，TaDJA-6D通过协同调控蛋白稳态、细胞周期、激素信号与胁迫响应等通路促进小麦再生过程。该研究为小麦高效遗传转化体系优化与分子育种提供了新型基因资源。

研究团队与资助：

山东农业大学张宪省和别晓敏团队聚焦于植物干细胞的形成和维持、小麦再生的分子机理研究。山东农业大学生命科学学院在读博士研究生李梦璐、硕士研究生常艳艳和时晓婷为共同第一作者，张宪省教授和别晓敏高级实验师为共同通讯作者，硕士研究生宋颖和周梦易也参与了研究工作。本研究获得国家自然科学基金重点项目（32430011）、山东省自然科学基金项目（ZR2024MC155）、泰安市科技创新重大专项（2024GZPT03）、山东省一流学科建设“811”工程的资助。

期刊简介

WheatOmics是一本由Springer Nature出版的国际同行评审开放获取期刊，聚焦小麦及小麦族植物的前沿研究，涵盖农学、育种、生物技术、遗传学、基因组编辑、微生物组、生理学、人工智能与多组学交叉等领域。本刊由山东农业大学主办，致力于推动小麦族植物科学研究的发展，初始阶段的文章处理费（APC）由山东农业大学承担。更多详情请访问期刊官网：https://link.springer.com/journal/44412

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https://link.springer.com/article/10.1007/s44412-025-00004-4