2024年2月29号，南京林业大学林木细胞工程课题组在Forestry Research上发表了题为 Establishment of a glucocorticoid inducible system for regulating somatic embryogenesis in Liriodendron hybrids 的文章，以杂交鹅掌楸遗传转化体系为基础，构建了DEX-GR诱导表达系统，并利用该体系解析了LhWUS基因在杂交鹅掌楸体胚发生中的功能。

本研究首先构建了p35S:LhWUS-GFP-GR载体，并以杂交鹅掌楸胚性愈伤细胞为受体材料进行了稳定遗传转化。在筛选获得阳性愈伤后，首先利用qRT验证了阳性愈伤中LhWUS基因的表达水平（图1a）。然后，利用Confocal显微镜观察了10 μM DEX处理7天前后的GFP荧光信号，发现DEX处理能够明显改变了细胞内GFP荧光信号的分布（图1b, 1c）。为了进一步明确DEX处理能够诱导GFP荧光入核，作者使用核定位染料Hoechst 33342进行染色，结果显示DEX处理后细胞内GFP荧光聚集位置与Hoechst 33342的荧光信号重叠（图1d-k），说明DEX处理能够诱导LhWUS-GFP蛋白的入核。

图2. 不同浓度DEX处理下的p35S:LhWUS-GFP-GR细胞荧光观察

在明确DEX-GR系统能够在杂交鹅掌楸中发挥作用后，作者为了避免GFP对于LhWUS蛋白功能的影响，构建了p35S:LhWUS-GR载体，并获得了转基因阳性株系，用于后续实验。为了进一步明确适合杂交鹅掌楸的DEX处理浓度，作者进一步采用低浓度梯度的DEX处理（1～10 μM），并观察杂交鹅掌楸愈伤的表型。结果显示，相比于空白对照组（Mock），1 μM DEX处理20天后p35S:LhWUS-GR株系愈伤的增殖显著增加，而5和10 μM DEX则与Mock无显著差别（图3）。同时，对照试验组中，不同浓度的DEX处理对于p35S:GR株系的愈伤增殖无显著影响。

图3. 不同浓度DEX处理下的p35S:LhWUS-GR愈伤增殖情况

为了进一步明确DEX-GR系统在杂交鹅掌楸转录因子功能研究中的应用，作者利用p35S:LhWUS-GR株系的愈伤在不同浓度DEX处理下进行体胚诱导。结果显示，1 μM DEX处理条件能够显著增加杂交鹅掌楸的体胚发生效率，DEX处理浓度越高，体胚发生效率的增加幅度越小，表明LhWUS以剂量依赖性的方式促进杂交鹅掌楸的体胚发生（图4）。

图4. 不同浓度DEX处理下的p35S:LhWUS-GR体胚诱导情况

最后，作者进一步获得了p35S:LhWUS-GR株系的再生植株，通过对2月龄的体胚苗进行10 μM DEX处理10天，发现相比于空白对照组，DEX处理能够明显增加茎尖分生组织区域的大小（图5）。

图5. DEX处理下p35S:LhWUS-GR再生植株的表型

综上，本研究构建了杂交鹅掌楸中的DEX-GR诱导体系（图6），可用于愈伤、体胚发生以及胚后发育过程中相关转录因子的功能鉴定研究。基于该体系，发现了LhWUS介导的体胚发生促进存在剂量依赖性的效应，该结果与我们在拟南芥中的研究结果类似（New Phytologist：miR394通过其靶基因LCR增强WUS诱导的体胚发生）。

图6. 杂交鹅掌楸DEX-GR诱导表达体系

该研究成果由南京林业大学林木细胞工程课题组完成，博士生陈新颖为该论文的第一作者，青年教师郝兆东和陈金慧教授为共同通讯作者。该工作得到国家自然科学基金（32071784）、江苏省自然科学基金青年基金（BK20210614）以及江苏省高校优势学科建设工程（PAPD）的联合资助。

编辑：郝兆东

Reference:

Chen Xinying, Liu Ye, Lu Lu, Liu Siqin, Weng Yuhao, Jisen Shi, Zhaodong Hao, Jinhui Chen. Establishment of a glucocorticoid inducible system for regulating somatic embryogenesis in Liriodendron hybrids. Forestry Research, 2024, 4: e006. DOI: 10.48130/forres-0024-0003

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