[发明专利]一种调控植物体细胞胚胎发生的方法

说明书

本申请公开了一种调控植物体细胞胚胎发生的方法，以植物未成熟合子胚为外植体，通过控制茎尖分生组织干细胞调控因子miR394和WUS的共同表达，诱导体胚发生。本申请的试验结果显示WUS促进体胚发生具有剂量效应和阶段效应，并且miR394不仅可以促进WUS调控茎尖分生组织发育，同时也可以提高WUS对体胚发生的诱导效率，进而将不易体胚发生的Ler拟南芥转化为可高效进行体细胞胚胎发生的植物。本申请不仅可以有效调控植物体胚发生，而且对重要经济植物的快速育种具有重要意义。

技术领域

本申请属于植物组培技术领域，具体涉及一种调控植物体细胞胚胎发生的方法。

背景技术

植物再生是植物体细胞在外源激素作用下进行重新编程，通过细胞分裂及分化发育成为一个独立植株或器官的过程。高等植物植株再生主要包括器官发生(Organogenesis)，组织修复(Tissue repair)及体胚发生(Somatic embryogenesis)，通过组织培养、扦插和嫁接等方式获得再生植株。器官从头发生是植物再生的重要方式之一，包括茎和根的从头发生，是离体或受伤的植物组织经诱导长出不定芽或者不定根的过程。与植物体细胞胚发生不同的是植物器官发生仅需诱导离体组织或者器官重新形成茎和根，而无需经过类似于植物胚胎发生过程。组织修复是植物器官或组织在受损或缺失后，可以通过修复或重新生长出能够代替原来器官或组织行使生物学功能的结构。体细胞胚发生是指已分化体细胞在一定条件下经过脱分化获得分生能力，通过再分化形成完整植株的过程，是细胞全能性的极致体现，也是有效地植物再生手段。

植物体细胞胚胎发生是在特定条件下，二倍体或单倍体体细胞未经性细胞融合，发生与合子胚发育相类似的途径，建立新植物个体形态的过程，包括体细胞转化成胚性细胞和胚性细胞再分化途径，在基因表达模式重新编程的作用下，实现体细胞到完整植株的转化。近年来，植物体细胞胚胎发生的研究取得了一系列突破性的进展，不仅对植物体胚发生中体细胞命运的转变有了初步认识，而且探索了调控植物体胚发生过程的分子机制。研究表明损伤信号、胁迫信号、激素、转录因子和表观遗传途径调控因子形成有序协作的调控通路，控制着体胚发生过程。体细胞胚胎发生不仅为研究胚发生提供的基础方法，而且在农业发展方面得到广泛的应用。

在植物中，利用体细胞诱导形成体细胞胚是研究较多的发育过程之一。然而，人们对体细胞胚胎发生控制的分子机制知之甚少。体胚发生过程中体细胞获得胚性的能力显然涉及基因表达的重新编程。此外，胚性细胞分化和胚的形态发生也依赖于适当的或连续的关键基因的表达。高通量测序技术的应用提高了发现参与体胚发生的基因数量。核酸测序技术的快速发展促进了对体胚发生转录组的研究，其中最常见的观察结果是转录因子的差异表达。在体胚发生过程中，有些转录因子通过诱导体细胞脱分化或增加体细胞胚胎的产量参与调控体细胞胚胎发生，如BABY-BOOM(BBM)和WUSHEL(WUS)的过表达足以诱导体细胞向胚性细胞的转化，促进体细胞胚胎发生[Somssich M，Je B I，Simon R，et al.CLAVATA-WUSCHEL signaling in the shoot meristem[J].Development，2016，143(18)：3238.]，[Zuo J，Niu Q W，Frugis G，et al.The WUSCHEL gene promotes vegetative-to-embryonic transition in Arabidopsis[J].Plant Journal，2010，30(3)：349-59.]。