体细胞胚胎发生（SE）是植物体细胞不经过双受精在体外培养再生成为胚并发育成为一棵完整植株的过程。棉花体细胞胚胎发生成为棉花遗传转化技术的基础，对其机制的研究具有重要的价值。近日，华中农业大学棉花团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“GhL1L1 affects cell fate specification by regulating GhPIN1-mediated auxin distribution”的研究论文。该研究揭示了NF-YB类转录因子基因GhLEC1-Like1 (GhL1L1) 通过调控生长素的极性分布进而调控棉花的体细胞胚胎发生的分子机制。
本研究发现超表达GhL1L1抑制非胚性愈伤组织的起始和增殖，外植体的极性生长状态不明显；超表达GhL1L1促进胚性愈伤组织的产生及体细胞胚的发生，伴随着胚性细胞形成的标志基因GhFUS3和GhABI3的表达量显著升高。GhL1L1干涉株系愈伤组织增殖率与对照相比差异不大，外植体愈伤组织的生长均出现明显的极性生长，但GhL1L1干涉株系胚性愈伤产生的时间明显推迟。通过生长素含量的测定和DR5::GUS杂交材料的分析发现，GhL1L1影响生长素的积累和极性分布。进一步研究发现，酵母单杂交和体内双荧光素酶报告基因检测发现GhL1L1结合GhPP2AA2启动子区域的G-box元件，调控GhPP2AA2的表达，体内和体外的蛋白质互作实验发现GhPP2AA2与调控生长素极性运输的GhPIN1蛋白互作。该研究表明GhL1L1通过影响生长素的极性分布调节棉花的体细胞胚胎发生。
博士生徐娇为论文第一作者，棉花团队张献龙教授和杨细燕教授为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划项目和科技部转基因植物研究与产业化专项的支持。