竹子是我国重要的林业资源，具有重要的经济、文化和生态价值。相对于水稻、杨树等其他农林作物，竹子育种工作远远滞后。由于其开花周期长，花期不固定，传统的育种方式很难在竹子中应用。基因工程育种是进行竹子改良的重要手段，但一直以来竹子的再生困难，尤其是芽器官发生的效率很低，成为竹子转基因的重大技术瓶颈。目前仅有包括麻竹（Dendrocalamus latiflorus Munro）在内的少数竹种具有较为完善的再生体系，但其中的分子机制仍不明确。尽管已经建成了麻竹的遗传转化体系，但是该竹种的基因组数据并未被报道，阻碍了麻竹分子生物和基因工程育种的研究。

近日，福建农林大学林学中心朱强团队与左泽乘团队共同在Plant journal上在线发表了题为“The transcriptional dynamics during de novo shoot organogenesis of Ma bamboo (Dendrocalamus latiflorus Munro): implication of the contributions of abiotic stress response in this process”的研究论文，报道了麻竹全长转录组的数据，并对影响麻竹芽器官发生的分子机制进行了研究。研究团队首先通过对愈伤组织分化成芽的过程进行了切片分析，明确了麻竹是通过间接芽器官分化途径进行再生（indirect shoot organogenesis）（图一）。通过细胞形态的变化，将麻竹芽再生的过程分成五个阶段。对这一过程中的材料首先进行了三代全长转录组测序，生成73,209 个高质量的全长转录本。同时，对上述五个阶段的材料分别进行二代转录组测序，揭示了在转录水平上麻竹在芽分化过程中基因表达的时空动态变化，并分离出了可能参与这一过程的多个重要转录因子（图二）。研究团队同时注意到，植物响应非生物胁迫的相关基因在麻竹芽分化的各个阶段都大量富集，表明植物的非生物胁迫响应可能参与了麻竹的再生过程。进一步研究表明，通过外源添加适量的外源胁迫因子，如75 mM NaCl, 1 µM ABA和 0.75 mM arginine，以及较低的pH （5.4左右）将有效的提高麻竹的芽分化效率。这一结果提示，同植物胚胎发生途径（somatic embryogenesis）途径相类似，竹子的芽器官发生途径(shoot organogenesis)也需要响应植物非生物胁迫途径的基因参与。

图一. 麻竹芽分发的过程

图二. 麻竹芽分化过程中动态表达的重要因子

综上，该研究提供了麻竹的全长转录组数据，结合朱强团队前期建立的麻竹遗传转化体系与基因编辑体系（Ye， et al.; 2017; Ye, et al.; 2020），为将来麻竹分子生物学的发展和基因工程育种提供了便利。同时，该研究也首次阐明了竹子芽再生的发育途径为间接器官发生途径，并提出了在基因表达的动态变化模型，为后续挖掘这一过程中的重要功能基因及了解麻竹芽分化的分子机理提供了重要的基因资源。

福建农林大学林学院16级毕业生涂敏硕士生和王文佳博士生为论文的共同第一作者，朱强教授及左泽乘教授为本文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(No. 2018YFD0600102)，国家自然科学基金(No.31771565和No.31870660)和福建省高校科技创新团队计划(No.118/KLA18069A)的项目支持。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15398?af=R