蘭科植物（俗稱(chēng)蘭花）是最大、最多樣化的科之一，是生物學(xué)研究熱點(diǎn)類(lèi)群之一，是全球園藝貿易中最著(zhù)名的植物類(lèi)群之一。大多數植物在胚胎發(fā)育過(guò)程中形成頂端分生組織和根分生組織，發(fā)育成熟的種子含有胚芽、胚軸、胚根和儲能器官胚乳（雙子葉植物為子葉），萌發(fā)后發(fā)育成完整的植株。但是，蘭科植物進(jìn)化出獨特的種子發(fā)育過(guò)程和專(zhuān)門(mén)的萌發(fā)程序。它們的種子不含胚乳，只有一個(gè)發(fā)育不良的胚胎，胚胎沒(méi)有分化的組織，沒(méi)有胚芽、胚軸和胚根。蘭科植物種子在萌發(fā)過(guò)程中形成綠色的球狀體，稱(chēng)為原球莖（protocorm），這是蘭科植物特有的現象。蘭科植物外植體在組織培養條件下形成類(lèi)似原球莖的特殊結構，稱(chēng)為類(lèi)原球莖（protocorm-like body，PLB），兩者具有相似的轉錄特征。類(lèi)原球莖再生是蘭科植物重要的再生途徑，是目前最具優(yōu)勢的大規模種苗生產(chǎn)的方式之一，在蘭科植物植株高效再生、遺傳轉化、次生代謝物生產(chǎn)、細胞工程等研究領(lǐng)域均具有廣泛和重要的應用前景。然而，蘭科植物建立這種重要的、獨特的、無(wú)與倫比的發(fā)育過(guò)程，其分子機制是什么？目前知之甚少。

中國科學(xué)院華南植物園藥用植物遺傳育種團隊發(fā)現石斛乙烯響應因子（ethylene response factor, ERF）DoERF5能夠識別和結合I類(lèi)KNOX轉錄因子DoSTM啟動(dòng)子的GCC-box元件，并激活DoSTM的表達，從而調控石斛類(lèi)原球莖再生。在石斛中過(guò)表達DoERF5極大地增強了類(lèi)原球莖再生能力，上調了DoWINDs和DoSTM，以及細胞分裂素合成基因DoIPT和細胞分裂素應答因子DoARRs的表達。然而，沉默DoERF5后則抑制類(lèi)原球莖的再生，下調DoWINDs、DoSTM和DoARRs的表達。進(jìn)一步的研究證明DoERF5直接與DoSTM的啟動(dòng)子結合并調控其轉錄。遺傳學(xué)分析表明DoSTM在石斛中過(guò)表達促進(jìn)了類(lèi)原球莖的再生。這一研究不僅有助于了解類(lèi)原球莖發(fā)育的分子機制，而且為蘭科植物資源的保護、開(kāi)發(fā)和利用提供技術(shù)支撐。

以上結果以“ERF5 enhances protocorm-like body regeneration via enhancement of STM expression in Dendrobium orchid”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Integrative Plant Biology（IF = 11.4）上。我園博士生曾丹琦為該論文的第一作者，何春梅副研究員為通訊作者，段俊研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金和廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計劃項目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13534

圖. DoERF5-DoSTM正調控石斛類(lèi)原球莖再生的機制