图片文章链接：https://doi.org/10.1186/s43897-024-00093-4

再生是生物体的组织或器官在受损或胁迫后自我修复或长出新的组织器官的过程。在组织培养中，外植体首先需要高浓度的生长素诱导诱导愈伤组织，然后再通过添加不同比例的细胞分裂素/生长素来诱导多能性细胞转变为芽或根。因此，愈伤组织的形成是其中的关键步骤。愈伤组织形成过程中发生细胞命运重编程和细胞快速繁殖，其形成过程涉及细胞壁组分的变化。植物细胞壁是一种动态结构，在许多情况下可以扩张、收缩并进行降解和重建，以促进发育转变。然而，细胞壁重塑在愈伤组织形成的功能尚不明确，尤其在木本植物中，这一问题仍需深入探讨。

近日，北京林业大学李晓娟教授团队在国际一区Top期刊《Molecular Horticulture》（IF = 10.6，园艺学科排名第一）上发表了题为“Cell wall remodeling promotes callus formation in poplar”的研究论文。该研究利用昊为泰全转录组测序技术，系统分析了杨树离体叶片愈伤组织形成过程中mRNA、miRNA、lncRNA和circRNA的动态变化，揭示了细胞壁重塑在愈伤组织形成中的关键功能，并构建了细胞壁相关的RNA调控网络。这项研究为理解愈伤组织形成的分子机制提供了新见解，具有重要的理论和应用价值。

中文题目：细胞壁重塑促进杨树愈伤组织形成

发表期刊：Molecular Horticulture

影响因子：10.6（一区Top）

发表时间：2024年

 研究概要 

本研究利用全转录组测序技术，以84k杨树为材料，对叶片愈伤组织形成的两个阶段（细胞命运转变阶段和增殖阶段）进行了深入解析。通过对mRNA、miRNA、lncRNA和circRNA的动态表达模式进行差异分析，发现与细胞壁重塑相关的基因（如果胶酶、纤维素酶等相关基因）在愈伤组织形成过程中表现出显著的动态变化，这表明细胞壁重塑在愈伤组织的形成中发挥了重要作用。为了进一步阐明细胞壁在愈伤组织形成中的作用，研究还结合细胞壁酶处理实验，用果胶酶和纤维素酶处理杨树外植体。与未经处理的外植体相比，经过酶处理的外植体在愈伤组织诱导培养基（CIM）中形成了更多的愈伤组织。这一结果表明，细胞壁的降解显著促进了愈伤组织的形成。同时，选取拟南芥果胶甲基酯酶功能缺陷突变体pme35的叶片，进行愈伤培养实验，结果进一步证实了细胞壁的理化性质与调节愈伤组织形成密切相关。

此外，为了更好地理解与细胞壁相关的 mRNA 和 ncRNA 的复杂调控网络，研究基于差异表达分析，构建了愈伤组织形成中细胞壁重塑相关的lncRNA/circRNA-miRNA-mRNA调控网络。研究发现，某些细胞壁重塑相关基因受非编码RNA的调控，其表达水平的动态变化可能参与调控愈伤组织的形成。

图1、杨树细胞壁重塑促进愈伤组织形成。

综上，本研究首次从全转录组层面系统揭示了细胞壁重塑在杨树愈伤组织形成过程中的关键作用，为理解植物细胞命运转变的分子机制提供了新见解。同时，研究通过构建lncRNA/circRNA-miRNA-mRNA调控网络，阐明了非编码RNA在细胞壁相关基因表达调控中的作用，为探索复杂的基因调控网络提供了新思路。这项研究不仅为植物愈伤组织形成的分子机制提供了新见解，还为再生技术的发展和林木规模化繁育奠定了重要基础。

本研究由北京林业大学李晓娟教授团队主导完成。李晓娟教授与崔亚宁副教授为论文的共同通讯作者，博士研究生张耿和刘佩佩为共同第一作者。研究团队隶属于北京林业大学生物科学与技术学院及林木遗传育种教育部重点实验室，专注于林木资源的高效利用和分子育种的研究。本研究得到了科技部和国家自然科学基金的支持。

关于昊为泰

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