PaMYB11 促进欧洲云杉胚性愈伤组织渗透胁迫过程木栓质的沉积

[目的]研究针叶树未分化组织细胞在超低温保存预处理过程(Cryopreservation pretreatment,CPT)诱导的渗透胁迫下木栓质形成机制,为裸子植物渗透胁迫响应研究提供参考。[方法]以欧洲云杉(P icea abies(L。)Karst。)Pa VIII 系野生型(U-control)胚性愈伤组织(Embryogenic tissue,ET)为材料,创制关键调控因子——PaMYB11 过表达(PaMYB11-OE)、显性抑制(PaMYB11-SRDX)稳定转化细胞系,GUS转化细胞系用作转化对照细胞系(T-control)。统计转基因系超低温保存复性生长量,明确PaMYB11在CPT过程起决定性作用。使用 RNA-seq对转基因系基因表达进行分析,组织化学、显微观测法分析转基因系CPT前后木栓质主要单体(长链脂肪酸)含量变化、木栓质沉积,最后结合DAP-seq,筛选与PaM YB11 结合的下游靶基因,以解析欧洲云杉木栓质的形成机制。[结果]U-control、T-control、PaMYB11-O E系超低温保存后可正常复性生长,复性 2 周生长量为 2.4～3.2;而PaMYB11-SRDX系基本无法恢复生长,复性生长量仅为 0.7～0.8.RNA-seq分析显示PaMYB11-OE系上调和在PaM YB11-SRDX系下调的差异基因显著富集的KEGG通路主要涉及脂肪酸(特别是长链脂肪酸)合成、降解。组化分析及透射电镜观测显示,U-control系CPT 后、T-control系CPT 后以及 PaMYB11-OE系CPT 前后ET样品的细胞壁超长链脂肪酸(碳链长度大于 20)含量均显著升高且具有明显的木栓质层;相反,PaMYB11-SRDX系CPT前后超长链脂肪酸含量均较小且未观测到木栓质层的存在。结合RNA-seq、DAP-seq,PaMYB11 下游潜在靶基因为P aPOP、PaTET8L、PaADH1。[结论]综上,CPT可诱导渗透胁迫下欧洲云杉ET细胞壁形成木栓质层,P aMYB11 通过直接调控超长链脂肪酸相关基因(PaPOP、PaTET8L和PaADH1)的表达促进木栓质单体的合成,进而达到调控木栓质层沉积的作用,为针叶树耐渗透胁迫性研究提供新的视角。