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The Plant Journal:PSK通过氧化还原内稳态调控促进杉木体胚发生

已有 1435 次阅读 2022-12-30 22:39 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

A plant peptide hormone phytosulfokine promotes somatic embryogenesis by maintaining redox homeostasis in Cunninghamia lanceolata

第一作者Zhaodong Hao

第一单位南京林业大学

通讯作者Jinhui Chen


 Abstract 

背景+问题Somatic embryogenesis (SE) are widely used for studying the mechanisms of embryo development. However, little is known about the underlying mechanisms especially in woody plants. Previous studies have revealed a SE system has been well-established for Cunninghamia lanceolata, but in a genotype-dependent manner which limits its application in practice.


主要发现Here, we found that phytosulfokine (PSK), a plant peptide hormone, can not only increase SE efficiency, but also establish SE in those recalcitrant genotypes of C. lanceolata


结果1-PSK抑制体胚诱导早期的ROS爆发PEM browning and determination of hydrogen peroxide (H2O2) content by dichlorofluorescein (DCF) staining indicated that a reactive oxygen species (ROSburst occurred rapidly after PEMs were transferred to the SE induction medium. Transcriptome analysis and qRT-PCR validation showed that PSK treatment helped to maintain ROS homeostasis by decreasing the activity of PRXs in the early SE induction. 


结果2-PSK促进体胚诱导早期WOX2的表达This appropriate redox microenvironment medicated by PSK treatment might be helpful for expression induction of SE related genes like WOX2 in the early SE induction.


结果3-PSK部分通过ROS促进体胚发生 Further analyses suggested that PSK promotes C. lanceolata SE induction partially through the decreasing of H2O2 levels which is necessary but not sufficient for SE induction in recalcitrant genotypes of C. lanceolata


结果4-异源过表达ClPSKFurthermore, heterologous overexpression of ClPSK in Arabidopsis led to an enhanced SE induction and resistance to H2O2 stress. 


结论Taken together, our study identifies a biological function for the plant peptide hormone PSK, extends our knowledge about SE in woody trees and provides a valuable tool for establishing an efficient and genotype-independent SE system in C. lanceolata and other coniferous trees.


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 摘 要 

体细胞胚胎发生(体胚发生)被广泛用于胚胎发育的机理研究。但是,有关木本植物的体胚发生机理研究却所知甚少。先前已经有报道成功在杉木中建立起体胚发生体系,但是存在严重的基因型依赖性,限制了这一生物技术的实际应用。本文中,作者发现植物多肽激素磺肽素(PSK)不仅能够促进杉木的体胚发生效率,更能够帮助那些顽拗型基因型从头建立起体胚发生体系。杉木原胚团(PEM)褐化以及DCF染色实验均表明,在PEMs被转移到体胚诱导培养基上,很快便产生了ROS爆发。转录组和qRT-PCR实验显示,PSK处理能够在体胚诱导早期通过降低PRXs活性,维持ROS内稳态。而由PSK介导的氧化还原内稳态可能有助于WOX2等体胚发生相关基因在体胚诱导早期的表达。进一步的研究表明,PSK仅是部分通过降低过氧化氢水平来促进杉木体胚诱导,并且过氧化氢水平降低对于PSK介导的顽拗性杉木基因型体胚发生的建立是必须的,但并非充分的。此外,通过在拟南芥中异源过表达ClPSK基因能够显著增强拟南芥的体胚发生以及对过氧化氢胁迫的抗性。综上,本文的研究揭示了植物多肽激素PSK作用于杉木体胚发生的功能,拓宽了我们对于林木体胚发生的理解,同时也为杉木和其他针叶树种的高效且不依赖于基因型的体胚发生体系建立提供了一个可行的方法和参考。




** 陈金慧 **

个人简介:

1993-1997年,安徽大学,学士;

1998-2003年,南京林业大学,博士;

2003-2007年,南京林业大学,讲师;

2007-2008年,德国弗莱堡大学,博后;

2007-2013年,南京林业大学,副教授;

2013年-至今,南京林业大学,教授。


研究方向:主要以杂交鹅掌楸和杉木等重要林木树种为研究对象,开展林木体胚发生、遗传转化以及基因编辑体系的建立与优化,林木基因组学与比较基因学研究,以及林木耐低温、干旱等非生物胁迫抗逆育种等方向的研究。


doi: https://doi.org/10.1111/tpj.16077


Journal: the plant journal

Published date: December 27, 2022


Cite:
Zhaodong Hao, Hua Wu, Renhua Zheng, Rui Li, Zeli Zhu, Ya Chen, Ye Lu, Tielong Cheng, Jisen Shi, Jinhui Chen. A plant peptide hormone phytosulfokine promotes somatic embryogenesis by maintaining redox homeostasis in Cunninghamia lanceolata. the plant journal, 2022. DOI: https://doi.org/10.1111/tpj.16077



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