近日，华中农业大学园艺林学学院、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在The Plant Journal在线发表了题为“Adventitious embryonic causal gene FhRWP regulates multiple developmental phenotypes in citrus reproduction”的研究论文。本研究解析了柑橘无融合生殖形成的染色质可及性和转录调控网络，鉴定了FhRWP参与柑橘生殖发育过程和调控细胞命运转变的功能，拓宽了柑橘无融合生殖的调控网络，为柑橘种质创新和利用奠定了坚实基础。
芸香科柑橘类果树是世界经济产值最高的果树之一。经过近二十年的快速发展，我国柑橘产业规模已经位居世界首位，产量约占世界的1/3。目前，我国柑橘新品种选育主要通过芽变和实生选种获得，约占88.5%，而利用杂交育种手段获得的新品种只占比7.38%。造成这一现象的主要原因是柑橘中广泛存在的无融合生殖现象（apomixis），也被称作多胚（polyembryony）。柑橘的多胚（也称为珠心胚）由珠心组织发育而来，其干扰合子胚发育而导致杂种获得率低，严重阻碍柑橘杂交育种进程。但另一方面，无融合生殖后代在遗传上与母本完全相同，通过无融合生殖固定杂种优势具有广阔的应用潜力。因此，阐明柑橘无融合性状的调控机制，不仅有利于柑橘种质资源的有效利用，也为农作物杂种优势的利用提供思路。
柑橘是研究珠心胚的模式植物，正向遗传学鉴定柑橘属和金柑属中由单一显性基因RWP控制，但其调控机制尚未完全解析。本研究以短童期山金柑（Fortunella hindsii）为研究对象，探究了珠心胚形成过程中染色质的可及性，发现参与再生/细胞命运转变的基因在多胚（无融合生殖类型）山金柑中相较于单胚（有性生殖类型）表现出更高的开放程度。此外，在多胚山金柑FhRWP启动子的MITE转座子区域中观察到更高的染色质可及性水平，且具有链特异性。RNAi和CRISPR-Cas9基因编辑实验表明，下调FhRWP表达水平导致珠心胚数量发生降低，而敲除FhRWP可导致腋芽部位发育异常，花分化能力几乎丧失。单胚柑橘品种本身难以诱导获得胚性愈伤组织，本研究发现FhRWP过表达具有诱导单胚山金柑茎段产生胚性愈伤组织的能力，表明FhRWP具有促进细胞命运向胚性转变的能力。
综上所述，本研究构建了RWP在不定胚形成过程中的调控网络，揭示了RWP在柑橘生殖发育过程中的多效性，为加速柑橘育种与遗传转化提供了研究基础。
我校园艺林学学院邓秀新院士为该论文的通讯作者，博士生宋谢天和已毕业博士王楠（现中国农业科学院农业基因组研究所博士后）为该论文的共同第一作者。我校叶俊丽副研究员、柴利军教授为该研究提供了重要指导，我校博士生周银、田啸宇、我校徐强教授、张飞教授、伍小萌教授和谢宗周高级工程师也参与了本研究工作。该研究在国家重点研发计划（2022YFF1003100）、国家现代农业（柑橘）技术体系（No. CARS-26）等项目的资助下完成。
日期：2024-07-18
