体细胞胚发生（Somatic embryogenesis）是解析植物细胞全能性、细胞重编程与胚胎发育的理想体系，同时也是柑橘种质离体保存与无性繁育的核心生物技术基础。柑橘体细胞胚依赖甘油碳源诱导，不同品种胚性分化能力差异悬殊，大量基因型再生困难，制约细胞工程育种发展。解析柑橘体细胞胚发生的分子调控通路，是突破离体再生瓶颈的关键科学问题。
近日，New Phytologist 在线发表了华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室邓秀新院士团队研究成果，论文题为 “CitRWP directly activates CsDAZ3 to promote somatic embryogenesis in Citrus”。该研究首次证实 RKD 家族转录因子 CitRWP 是调控柑橘体细胞胚发生的核心正向调控因子，并完整解析 CitRWP-CsDAZ3 调控模块协同染色质重塑启动柑橘体细胞胚发生的全新分子框架。
团队首先通过对多种基因型愈伤进行表达量检测发现，CitRWP 在强胚性愈伤中显著高表达，且在甘油诱导体细胞胚过程中持续上调。遗传功能验证显示，在顽拗型山金柑愈伤组织中过表达 CitRWP，无需甘油诱导即可自发形成大量体细胞胚； RNAi 沉默 CitRWP 则显著抑制体细胞胚形成，证实 CitRWP 是激活柑橘体细胞胚发生的核心正向调控因子。同时研究发现，持续组成型高表达 CitRWP 会打破细胞 ROS 稳态，造成体细胞胚发育畸形、后期褐化坏死，为后续利用诱导型表达系统改良柑橘离体再生体系提供重要提示。
研究整合 RNA-seq 与 ChIP-seq 筛选 CitRWP 直接靶基因，共鉴定 21 个高可信度靶标，富集于胚胎发育、染色质重塑通路。其中 C2H2 锌指基因 CsDAZ3 （其在蒲公英中的同源基因控制孤雌生殖，柑橘中此前也有报道其可能参与调控柑橘珠心多胚）在过表达株系上调七千余倍，成为关键下游效应基因。双荧光素酶、GUS 染色、EMSA、ChIP-qPCR 等系列生化实验证实，CitRWP 可特异性结合 CsDAZ3 启动子 RGT1、Myf6_2 顺式元件，直接激活其转录；愈伤转化试验证明，CsDAZ3 过表达能显著提升体细胞胚诱导效率。
本研究进一步发现 CitRWP 具备类先锋因子功能：通过 ChIP-seq 与 ATAC-seq 联合分析发现，CitRWP 可靶向致密低可及性染色质区域，与 CsDAZ3 启动子结合后可重塑局部染色质状态，显著提升 CsDAZ3 位点染色质开放程度，放大 CsDAZ3 转录信号，展示出类先锋转录活性（图1）。
图 1 ChIP-ATAC 联合分析表明 CitRWP 能够结合染色质相对致密的区域并提升 CsDAZ3 基因位点的染色质可及性
综上，该研究阐明了 CitRWP 直接结合封闭染色质区域激活 CsDAZ3 基础转录，同时增强 CsDAZ3 位点染色质可及性，便于其它转录因子结合，多重作用协同大幅促进体细胞胚发生（图2）。该 CitRWP-CsDAZ3 模块桥接体细胞胚发生与柑橘珠心无融合生殖两条无性胚胎通路，对柑橘细胞工程育种、无性系良种繁育具有重要应用价值。
图 2 CitRWP-CsDAZ3 模块调控柑橘体细胞胚发生（SE）的作用模型
华中农业大学园艺林学学院邓秀新院士为论文通讯作者，博士研究生周银为论文第一作者。已毕业博士宋谢天、王楠、张斯淇等参与了主要实验工作。柑橘团队张飞教授，徐强教授，伍小萌教授，柴利军教授，谢宗周研究员以及叶俊丽副研究员等多名成员参与了此项研究。
研究得到国家重点研发计划（2022YFF1003100）、国家现代农业（柑橘）产业技术体系（CARS-26）、青年教师科研创新能力支撑项目等多项课题资助。
原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.71371
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