长期继代培养的楸树胚性愈伤组织难以分化的成因探究

[目的]为探究长期继代下楸树(Catalpa bungei C.A.Mey)胚性愈伤组织难以分化再生的发生机制。[方法]以新诱导的非胚性愈伤组织和初代胚性愈伤组织、继代培养 7年的胚性愈伤组织为材料，开展细胞倍性、差异表达基因及内源激素水平分析，为楸树体细胞胚胎发生体系的分化再生和遗传稳定性提供理论基础。[结果](1)通过染色体计数发现，初代胚性愈伤组织染色体保持二倍体状态(2n=40)，而连续培养7年的胚性愈伤组织染色体数目发生了加倍现象，染色体数目从80-162 不等;流式细胞仪鉴定发现连续培养 7 年的胚性愈伤 DNA 含量相比楸树实生苗增加 3 倍，其细胞倍性为六倍体。(2)通过对转录组数据的GO和KEGG富集分析，发现差异表达基因显著富集在植物激素激活信号通路、转录调控，MAPK 信号通路、发育过程的调控等通路，其中响应生长素信号的SAUR、ARF、AUX/IAA、GH3，脱落酸受体 PYR/PYL，胞外蛋白 AGP，转录因子ABI3 等促进体胚分化发生的基因表达均下调，而乙烯合成抑制因子ETO1 则表达上调。(3)内源激素水平分析表明:连续继代 7 年的胚性愈伤组织中IAA 和 ABA 的含量显著低于新诱导的胚性愈伤组织，这与其参与植物激素信号转导基因的下调表达相对应，而高水平的IAA和ABA的可能是调控体细胞胚胎发生的关键。[结论]综上推测楸树胚性愈伤组织在长期继代过程中发生的染色体加倍、促进体胚发生相关基因的异常表达以及内源激素水平的显著下降，可能是造成其难以分化再生的根本原因。