蔣文婷 曾會(huì)明

（北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京 100083）

落地生根胎生苗發(fā)育及其相關(guān)基因研究進(jìn)展

蔣文婷 曾會(huì)明

（北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京 100083）

落地生根通過在葉片上形成胎生苗而進(jìn)行無性繁殖。胎生苗在發(fā)育過程中經(jīng)歷了與合子胚發(fā)育類似的各個(gè)階段。胎生苗的發(fā)育同時(shí)具有器官發(fā)生和胚胎發(fā)生的特征。研究表明，胎生苗的形成需要SHOOT MERISTEMLESS（STM）基因；LEAFY COTYLEDON 1（LEC1）基因在胎生苗發(fā)育過程中表達(dá)，但落地生根胎生苗的形成并不需要LEC1基因。FUSCA3（FUS3）基因、SAHH基因以及其他相關(guān)基因在落地生根胎生苗發(fā)育過程中的作用有待進(jìn)一步的研究。對(duì)落地生根胎生苗的發(fā)育過程及相關(guān)基因進(jìn)行綜述，以期為相關(guān)研究提供一定的參考。

落地生根；胎生苗；STM；LEC1；FUS3

落地生根（Kalancho? daigremontiana）又名土三七、打不死、葉生根等，屬于景天科（Crassulaceae）伽藍(lán)菜屬，為多年生肉質(zhì)草本植物。起源于馬達(dá)加斯加島，其分布廣泛，遍及馬達(dá)加斯加、東非和南非，延伸至熱帶非洲、阿拉伯半島和東南亞［1］，并廣泛分布于我國廣東、廣西、云南、福建和臺(tái)灣等地。落地生根形態(tài)奇特且極易栽培，具有較強(qiáng)的觀賞性。此外，落地生根具有較高的藥用價(jià)值，常用于治療皮膚病、呼吸系統(tǒng)疾病、腦部疾病等，還可制備抗菌消炎藥劑等［2］，對(duì)關(guān)節(jié)腫痛、熱性胃痛、跌打損傷等具有良好的療效［3］。

眾所周知，落地生根具有很強(qiáng)的再生能力，屬營(yíng)養(yǎng)體胎生植物類型。其在葉片凹陷處形成胎生苗，胎生苗根系成熟后便與母體分離，形成新的獨(dú)立植株，進(jìn)行無性繁殖。落地生根產(chǎn)生胎生苗的周期短、數(shù)量大，且同步性較強(qiáng)，容易成活，是無性繁殖的好材料［4］。

落地生根在結(jié)實(shí)環(huán)境外形成體細(xì)胞胚的能力，從本質(zhì)上為研究體細(xì)胞胚的發(fā)生提供了具有吸引力的模式系統(tǒng)。而落地生根的植物體細(xì)胞具有顯著的生成完整有機(jī)體的能力，科學(xué)界對(duì)這種非凡的再生能力已感興趣多年［5］。目前，國內(nèi)對(duì)落地生根的研究多集中于化學(xué)成分［6-8］、藥用價(jià)值［9，10］等方面，而對(duì)胎生苗發(fā)育及其相關(guān)基因方面的研究較少。因此，本文就目前對(duì)落地生根胎生苗的發(fā)育過程以及基因控制等方面的研究進(jìn)行綜述，以期為相關(guān)研究提供一定的參考。

1 胎生苗的形態(tài)發(fā)生

1.1 胎生苗簡(jiǎn)介

在植物界中，有一類植物在種子脫離母體前便萌發(fā)為幼苗，或者在母體的營(yíng)養(yǎng)器官或繁殖器官上直接分化出幼苗，幼苗與母體自然脫落、長(zhǎng)成新的植株，這類植物統(tǒng)稱為胎生植物。其中，稱前者為種子胎生或真胎生，后者為營(yíng)養(yǎng)體胎生或者假胎生［11，12］。產(chǎn)生于母體的幼苗統(tǒng)稱為胎生苗。在我國40種營(yíng)養(yǎng)體胎生植物中，大多數(shù)珠芽和鱗芽產(chǎn)生于莖上，而落地生根的胎生苗產(chǎn)生于葉緣凹陷處，具有一定的特殊性［4］。

盡管進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，葉片胎生苗的特性仍然存在一定的爭(zhēng)議，這導(dǎo)致其術(shù)語的多樣性。胎生苗被定義為“芽”、“胚”或“葉胚”、“葉的假珠芽”、“胚狀體”、“葉的分生組織”、“不定芽”、“葉附生芽”等。Warden［13］在對(duì)當(dāng)時(shí)廣泛應(yīng)用的術(shù)語進(jìn)行回顧的基礎(chǔ)上，得出盡管葉片胎生苗發(fā)育中形成類似胚的結(jié)構(gòu)，但由于缺少兩極性，具有閉合的維管系統(tǒng)且獨(dú)立于母體外，因此胎生苗并不是真正的胚。同時(shí)胎生苗也不是芽，芽發(fā)育為正常的葉片，而胎生苗在形態(tài)學(xué)上由類似子葉的特殊結(jié)構(gòu)發(fā)育而來。因此，Warden［13］結(jié)合當(dāng)時(shí)的信息認(rèn)為對(duì)胎生苗描述最恰當(dāng)?shù)男g(shù)語為“葉苗分生組織”。此后，Batygina等［14］對(duì)落地生根和羽葉垂花樹（K. pinnata）的葉片胎生苗進(jìn)行了形態(tài)學(xué)和組織學(xué)研究，得出胎生苗是“葉的胚”或“胚”。目前為止，有關(guān)胎生苗的特性及其形態(tài)發(fā)生的證據(jù)并不完全，因此任何結(jié)論的得出都需要做進(jìn)一步的研究分析。

1.2 胎生苗的發(fā)育過程

落地生根通過在葉片上形成胎生苗而進(jìn)行無性繁殖。落地生根的葉片呈卵圓、橢圓或長(zhǎng)三角形，對(duì)生，肉質(zhì)多汁，具有帶鋸齒狀的葉緣。胎生苗形成于成熟葉片的葉緣凹陷處，它們并不是同時(shí)形成的，而是從每片葉片的葉尖逐漸延伸到葉片基部，對(duì)稱地沿著葉緣發(fā)育［15］。在伽藍(lán)菜屬的其他物種中也發(fā)現(xiàn)了類似的生殖模式，自20世紀(jì)起科學(xué)界對(duì)此便很感興趣［14-17］。

Batygina等［14］和Garcês等［15］先后詳細(xì)描述了落地生根胎生苗的發(fā)育過程，袁強(qiáng)等［4］對(duì)胎生苗的發(fā)育進(jìn)行了解剖學(xué)研究。結(jié)合前人的研究成果，對(duì)胎生苗的發(fā)育過程進(jìn)行描述和總結(jié)。在葉片胎生苗發(fā)育的早期階段，由于它由單個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞組成，并且葉緣的凹陷以及凹陷中的突起與之同時(shí)發(fā)育，因此很難識(shí)別這個(gè)階段的胎生苗［14，15］。在形態(tài)學(xué)上，胎生苗發(fā)育第一階段的證據(jù)是形成了1.5 cm長(zhǎng)的圓頂狀突起，類似于球形胚和芽分生組織。隨后，胎生苗發(fā)育經(jīng)過類似心形胚階段，并發(fā)育出類似子葉的葉片［15］。眾所周知，合子胚的發(fā)育經(jīng)過球形胚、心形胚和魚雷胚的階段，最后發(fā)育為成熟胚。落地生根胎生苗的發(fā)育類似于合子胚，在其發(fā)育過程中可區(qū)分出類似的階段［14］。胎生苗的葉片為對(duì)生，由葉緣凹陷中的突起發(fā)育而來，在形成初期，兩片葉片一大一小，但在隨后的發(fā)育中葉片大小逐漸變得幾乎相等［14，18］。胎生苗兩片葉片之間存在有葉原基，在隨后的發(fā)育中形成對(duì)生的兩片小葉。葉片在發(fā)育中形成大量葉綠體和淀粉等儲(chǔ)能物質(zhì)［14，4］，并形成完整的維管系統(tǒng)。發(fā)育完全的胎生苗四枚葉片兩兩對(duì)生，相互交錯(cuò)排列為圓球狀，并在頂端保留生長(zhǎng)點(diǎn)［4］。胎生苗葉片發(fā)育完成后至其脫離母體前，在其下胚軸基部形成不定根［14，15］。待根系成熟后，胎生苗與母體脫離，遇到適宜環(huán)境迅速長(zhǎng)成新的獨(dú)立植株。胎生苗發(fā)育成熟后與母體脫離，是由于葉片的基座細(xì)胞程序性死亡形成了離層［5］。

1.3 胎生苗發(fā)育的特性

Batygina等［14］認(rèn)為胎生苗在發(fā)育過程中可區(qū)分出類似于合子胚發(fā)育的各個(gè)階段，胎生苗葉片的形成與合子胚的子葉類似。Garcês等［15］進(jìn)行共焦成像顯示：胎生苗與胚類似，在發(fā)育的所有階段均具有獨(dú)立于母體的閉合維管系統(tǒng)。Batygina等［14］卻認(rèn)為胎生苗維管系統(tǒng)與母體有短暫連接，但不能以此認(rèn)定胎生苗為芽。然而，胎生苗與胚不同，不形成主根和芽尖，而是在下胚軸基部形成不定根，這與芽相似［14，15］。基于胎生苗這些形態(tài)特征同時(shí)類似于芽和胚，Garcês等［5］得出落地生根胎生苗的形成同時(shí)結(jié)合了器官發(fā)生和胚胎發(fā)生（圖1）。袁強(qiáng)等［4］對(duì)落地生根胎生苗發(fā)育進(jìn)行解剖學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)：胎生苗形成于葉緣凹陷處具有一定的特殊性，胎生苗葉片與不定根的分化具有時(shí)序性，以及胎生苗有易落和易繁性。

圖1 落地生根與胎生苗［5］

2 與胎生苗形態(tài)發(fā)生相關(guān)的基因

盡管形態(tài)學(xué)和解剖學(xué)研究提供了關(guān)于胎生苗發(fā)育的詳細(xì)的描述性信息，但對(duì)于我們深入理解胎生苗形態(tài)建成的機(jī)理仍具有一定的局限性，下面將從相關(guān)基因調(diào)控方面來進(jìn)一步闡述落地生根胎生苗的發(fā)育。

落地生根胎生苗的發(fā)育經(jīng)歷了類似器官發(fā)生和胚胎發(fā)生的過程，而植物的器官發(fā)生和胚胎發(fā)生的過程是基因有序的、選擇性表達(dá)的結(jié)果。目前，在對(duì)落地生根胎生苗發(fā)育的研究中發(fā)現(xiàn)，與其形態(tài)建成相關(guān)的基因主要有SHOOT MERISTEMLESS（STM）基因、LEAFY COTYLEDON 1（LEC1）基因、FUSCA3（FUS3）基因和SAHH基因。其中，STM基因?yàn)樘ド缙鞴侔l(fā)生調(diào)節(jié)因子，而LEC1基因和FUS3基因?yàn)榕咛グl(fā)生調(diào)節(jié)因子，它們共同參與胎生苗的發(fā)育過程。

2.1 STM基因

KNOX（KNOTTED-like homeobox）基因編碼具有同源異型盒結(jié)構(gòu)域的蛋白，其中多數(shù)蛋白具有轉(zhuǎn)錄因子的功能，在植物發(fā)育中是重要的調(diào)節(jié)因子［19］。根據(jù)同源異構(gòu)結(jié)構(gòu)域的表達(dá)模式及序列的相似性，通常將KNOX基因分為KNOX1和KNOX2基因［20］。KNOX1（class one genes）基因?qū)Ψ稚M織的形成和維持具有調(diào)控作用，并在葉片發(fā)育中起關(guān)鍵作用，主要包括STM基因，KNAT1、KNAT2和KNAT6基因［21］，玉米中的同源KNOX1基因［22］及水稻中的OSH1基因［23］等。其中STM基因是調(diào)控植物分生組織形成的重要基因，植物發(fā)育過程中參與胚芽分生組織的形成，在頂端分生組織的發(fā)育中，STM是最早表達(dá)的基因［21］。擬南芥中，STM基因功能缺失性突變導(dǎo)致植株無法形成頂端分生組織（SAM）并抑制植株幼苗期的發(fā)育［24］。轉(zhuǎn)基因植株中KNOX1基因結(jié)構(gòu)性過量表達(dá)可使葉片上形成異常的芽體［25-27］。KNOX1基因家族的單基因突變體葉片有明顯的發(fā)育缺陷以及形態(tài)上出現(xiàn)較突出的變化［28］。

落地生根STM（KdSTM）蛋白與擬南芥STM蛋白有75.5%的同一性，且KdSTM和擬南芥STM均位于KNOX1基因第1級(jí)進(jìn)化枝上。因此，KdSTM是STM的直系同源［15］。在落地生根胎生苗發(fā)育過程中對(duì)KdSTM mRNA進(jìn)行定位檢測(cè)，頂端分生組織和腋生芽中有高水平的KdSTM轉(zhuǎn)錄物［15］，這與大多數(shù)單子葉植物的STM表達(dá)模式一致［29］。胎生苗的發(fā)育起始于單個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞［14］，在葉緣這一小群細(xì)胞中同樣檢測(cè)到了KdSTM mRNA。在胎生苗發(fā)育到心形胚階段，維管束和胎生苗上部類似子葉的葉片中KdSTM轉(zhuǎn)錄物的量增加［15］。而在擬南芥合子胚中，STM的表達(dá)僅局限于球形胚階段的細(xì)胞中，在子葉原基中并未發(fā)現(xiàn)；在玉米體細(xì)胞胚發(fā)生中，KNOX1基因的表達(dá)范圍比玉米合子胚中的更廣［30，31］。因此，KdSTM在胎生苗發(fā)育的全程中均有表達(dá)，這種表達(dá)模式與合子胚以及體細(xì)胞胚并不相同［30，32］。Garcês等［15］用RNA干擾（RNAi）下調(diào)KdSTM RNA水平以確定其功能。多數(shù)轉(zhuǎn)基因株系胎生苗的形成表現(xiàn)為完全抑制，在形成胎生苗的株系葉緣檢測(cè)到KdSTM mRNA，說明KdSTM在此株系中為不完全抑制，這是由于頂端分生組織中花椰菜花葉病毒35s啟動(dòng)子活性降低將此區(qū)域與基因沉默效應(yīng)隔離所致［33，34］。因此，KdSTM在胎生苗發(fā)生的起始部位、器官發(fā)生和胚胎發(fā)生中均有表達(dá)，且多數(shù)KdSTM RNAi植株中胎生苗形成表現(xiàn)為完全抑制，充分說明胎生苗的形成需要KdSTM，其可能通過啟動(dòng)和/或維持葉片凹槽處未分化的細(xì)胞庫起作用［15］。將KdSTM基因構(gòu)建表達(dá)載體并轉(zhuǎn)化煙草，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因煙草的早期出現(xiàn)較小分枝的側(cè)芽而野生型無側(cè)芽出現(xiàn)［35］，進(jìn)一步說明KdSTM基因?qū)ρ康脑偕哂幸欢ǖ拇龠M(jìn)作用。

2.2 LEC1基因

LEC1、LEC2和FUS3基因編碼LEAFY COTYLEDON（LEC）蛋白，是植物胚胎形態(tài)發(fā)生和成熟所需的胚胎調(diào)控基因。Meinke等［36］對(duì)擬南芥lec突變體lec1、lec2和fus3進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該突變體存在顯著的胚胎成熟缺陷。Lotan等［37］首次在擬南芥中分離出LEC1基因，并發(fā)現(xiàn)擬南芥LEC1基因在胚胎發(fā)生時(shí)期表達(dá)，在合子胚和體細(xì)胞胚中的表達(dá)模式相類似。繼從擬南芥中克隆出LEC1基因后，先后分別在玉米［30］、胡蘿卜［38］和向日葵［39］等植物中克隆得到LEC1基因，并且與擬南芥LEC1基因具有較高的同源性。LEC1基因編碼CCAAT-box結(jié)合因子HAP3亞基的同源物，并可能以轉(zhuǎn)錄因子亞基的身份對(duì)胚胎發(fā)育相關(guān)基因的活性進(jìn)行調(diào)控來調(diào)節(jié)胚胎發(fā)生［40］。研究表明，LEC1在轉(zhuǎn)基因植物中的異位表達(dá)可在營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞中誘導(dǎo)體細(xì)胞胚和類似體細(xì)胞胚結(jié)構(gòu)的形成［37］。LEC1的功能缺失性突變導(dǎo)致胚胎停止發(fā)育和因不能忍受干燥環(huán)境而無法存活［41］。說明LEC1基因在合子胚和體細(xì)胞胚發(fā)育過程中具有重要功能。

落地生根LEC1（KdLEC1）的同源序列與擬南芥LEC1型AHAP3蛋白保守B區(qū)的蛋白序列有72.2%的同一性。KdLEC1編碼的氨基酸殘基與LEC1型具有特異性。因此，KdLEC1為L(zhǎng)EC1的直系同源。對(duì)該基因進(jìn)行序列分析，顯示KdLEC1基因的C末端區(qū)域B功能位點(diǎn)缺失20個(gè)核苷酸，導(dǎo)致其編碼的蛋白增加11個(gè)特有的氨基酸，并在B功能位點(diǎn)提早出現(xiàn)終止密碼子而形成截短的LEC1蛋白［15］。LEC1是控制胚形成和發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控因子。在擬南芥和其他植物中，只有在胚胎發(fā)生中能夠檢測(cè)到LEC1的表達(dá)，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)中并未檢測(cè)到。在落地生根合子胚的魚雷胚階段發(fā)現(xiàn)KdLEC1的轉(zhuǎn)錄物，而SAM中無法檢測(cè)到，這與LEC1在擬南芥胚中的模式相似［37］，說明KdLEC1同樣是落地生根胚胎發(fā)生的標(biāo)志基因。對(duì)發(fā)育中的胎生苗進(jìn)行檢測(cè)分析得到KdLEC1 mRNA與KdSTM的模式相似，在胚的早期階段和心形胚階段均檢測(cè)到KdLEC1 mRNA［15］。這些結(jié)果表明落地生根胎生苗發(fā)育過程中經(jīng)歷了類似器官發(fā)生和胚胎發(fā)生的階段。

lec1突變導(dǎo)致胚變得不耐干燥，從而使種子無法萌發(fā)［41］。KdLEC1蛋白為擬南芥LEC1蛋白的截短形態(tài)，為探究KdLEC1能否阻止擬南芥lec1突變，轉(zhuǎn)化不同版本的KdLEC1基因于WT擬南芥和lec1突變植株，結(jié)果顯示只有當(dāng)KdLEC1 B功能區(qū)域的刪減核苷酸被相應(yīng)的來自擬南芥LEC1-LIKE（L1L）基因的核苷酸所取代從而重建完整的B功能區(qū)域時(shí)，0.65%的lec1突變種子才產(chǎn)生可存活的幼苗，這個(gè)百分比與轉(zhuǎn)化LEC1基因的WT擬南芥的百分比相似［15］。說明完整的B功能區(qū)域通過給予lec1突變種子干燥耐受力來阻止lec1突變，而KdLEC1的B區(qū)缺失20個(gè)核苷酸，無法阻止lec1突變。而L1L可以阻止lec1突變，因此二者在功能上是等效的［40］。研究表明LEC1型B結(jié)構(gòu)域特有的氨基酸殘基——Asp55是其調(diào)控胚胎發(fā)生的必要條件［42］。落地生根無法產(chǎn)生有生殖能力的干燥種子，可能是由于KdLEC1不能給予合子胚干燥耐受力［5］。

盡管KdLEC1基因B功能區(qū)域不完整，無法給予種子干燥耐受力和阻止lec1突變，為驗(yàn)證其在葉片胎生苗形成中是否有獲得性附加功能，Garcês等［15］檢測(cè)了在KdLEC1下調(diào)對(duì)胎生苗發(fā)育的影響，所有KdLEC1 RNAi植株在其葉緣形成了與未轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)化空載體的對(duì)照植株相同水平的胎生苗，表明落地生根胎生苗的形成不需要KdLEC1基因。KdLEC1在擬南芥胚胎發(fā)生中無法呈現(xiàn)正常的LEC1基因功能，在胎生苗發(fā)育過程中KdLEC1 RNA的積累可能僅僅是胚胎發(fā)生環(huán)境中啟動(dòng)子響應(yīng)的活化反映。

2.3 FUS3基因

FUS3基因?qū)貺EC基因家族，編碼B3功能區(qū)蛋白［43，44］，為胚胎發(fā)生的標(biāo)志基因。Luerssen等［44］發(fā)現(xiàn)FUS3基因在擬南芥胚胎發(fā)育早期表達(dá)，說明FUS3基因在植物胚胎發(fā)育中具有一定作用。潘麗娟等［45］對(duì)花生FUS3基因進(jìn)行克隆和表達(dá)分析，推測(cè)其在花生的胚胎形成和發(fā)育中發(fā)揮重要作用。擬南芥fus3突變體在形態(tài)上與lec1突變體相似［46，47］，表明兩種蛋白調(diào)控共同的下游基因系列［48］。且有研究表明FUS3與LEC1在合子胚與體細(xì)胞胚中的表達(dá)模式相似［49］。Gaj等［50］對(duì)LEC1、LEC2和FUS3三個(gè)突變體中的體細(xì)胞胚發(fā)生情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與野生型相比，3個(gè)基因的單突變體其胚胎發(fā)生頻率顯著降低，雙突變體和三突變體的體細(xì)胞胚胎發(fā)生則完全被抑制，說明LEC/FUS基因在體細(xì)胞胚發(fā)生過程中起重要作用。

落地生根FUS3（KdFUS3）蛋白與擬南芥FUS3蛋白有64%的同一性，系統(tǒng)發(fā)生分析顯示KdFUS3屬于單系FUS3蛋白家族。定量（q）RT-PCR結(jié)果顯示KdFUS3在落地生根的芽尖沒有顯著水平的表達(dá)，與KdLEC1類似，在授粉子房和葉緣發(fā)育的所有階段均有高水平的表達(dá)，在胎生苗發(fā)育的最晚期階段表達(dá)量達(dá)到最高。KdLEC1和KdFUS3這2個(gè)胚胎發(fā)生標(biāo)志基因在胎生苗發(fā)育和授粉子房中高水平表達(dá)，而在頂端分生組織中不表達(dá)或低水平表達(dá)，說明在落地生根胎生苗發(fā)育過程中包含了與胚胎發(fā)育類似的過程［15］。然而，KdFUS3基因在胎生苗發(fā)育中的功能還不清楚，仍需進(jìn)行深入研究。

2.4 SAHH基因

S-腺苷高半胱氨基酸水解酶（S-adenosylhomocysteine hydrolase，SAHH）是廣泛存在于生物細(xì)胞內(nèi)的一種酶，對(duì)S-腺苷高半胱氨酸（S-adenosylhomocysteine，SAH）可逆水解為腺苷（adenosine，Ado）和高半胱氨酸（homocysteine）有一定的催化作用，參與細(xì)胞代謝中的甲基化作用。SAHH基因錯(cuò)位突變或進(jìn)行RNAi實(shí)驗(yàn)，可導(dǎo)致SAHH功能部分缺失，植株表現(xiàn)為生長(zhǎng)緩慢，生殖能力弱小或變?nèi)酰?2，52］。鐘天秀等（Zhong）［53］從落地生根胎生苗差減文庫中篩選出SAHH cDNA片段，Real-time PCR檢測(cè)顯示該基因片段在胎生苗樣本中的表達(dá)量為無胎生苗的4倍。鑒于SAHH基因在胎生苗中的高表達(dá)量，推測(cè)其在胎生苗的發(fā)育過程中具有一定的作用，但其具體的功能還需進(jìn)一步的研究予以確定。蘇振聲等［54］克隆了落地生根SAHH基因全長(zhǎng)序列，運(yùn)用生物信息學(xué)技術(shù)預(yù)測(cè)其編碼蛋白的理化性質(zhì)及空間結(jié)構(gòu)，為研究落地生根胎生苗發(fā)育的分子機(jī)制提供了基因資源和研究方向。目前為止，SAHH基因在落地生根胎生苗發(fā)育過程中的功能還有待進(jìn)一步的深入研究。

3 展望

目前，對(duì)落地生根胎生苗的研究取得了一定的成果，胎生苗發(fā)育的形態(tài)學(xué)過程已經(jīng)比較清楚，相關(guān)基因的研究也取得了一定進(jìn)展。但是，胎生苗發(fā)育集合器官發(fā)生和胚胎發(fā)生，其具體的分子調(diào)控機(jī)制尚不明確，有必要進(jìn)行深入的研究。KdSTM基因的作用機(jī)制，KdFUS3和SAHH基因在胎生苗發(fā)育中的功能仍是有待解決的問題。此外，更多相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)和探究也是有必要的。

近年來，對(duì)擬南芥的突變體進(jìn)行研究得到，與植物分生組織的發(fā)生與維持有關(guān)的基因除STM基因外，還有KNOX1中的其他基因以及WUS（WUSCHEL）、CLV3（CLAVATA3）和CLV1（CLAVATA1）等基因［55］。除LEC1基因和FUS3基因外還有許多基因調(diào)節(jié)著其胚胎發(fā)生，如LEC2、KNOLLE、AGL11、AGL15及SIN等基因［56］。這些與植物器官發(fā)生和胚胎發(fā)生有關(guān)的基因在落地生根中的表達(dá)情況和具體功能仍未有所研究，未來可在相關(guān)方面進(jìn)行探討和研究。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，以及科學(xué)界對(duì)落地生根胎生苗發(fā)育研究的不斷深入，更多與胎生苗發(fā)育相關(guān)的基因?qū)?huì)被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)和研究，并且不僅要揭示單個(gè)基因的表達(dá)與功能，還要對(duì)基因間的聯(lián)系和配合進(jìn)行一定的研究，從而進(jìn)一步完善胎生苗發(fā)育的分子機(jī)制。

此外，在伽藍(lán)菜屬的一些物種中，胎生苗的形成受外界壓力、植物激素等因素的影響。羽葉垂花樹（K. pinnata）中，直到葉片脫落或用激動(dòng)素處理葉片時(shí)才形成胎生苗［57］。Bryophyllum marnierianun中，葉片離開植株后在葉緣形成胎生苗，而與莖一同切除的葉片上不形成胎生苗。Kulla［58］檢測(cè)了一些激素對(duì)Bryophyllum marnierianun離體葉片胎生苗形成的影響，其中生長(zhǎng)素對(duì)其沒有影響，而細(xì)胞分裂素中的玉米素、激動(dòng)素和芐氨基嘌呤（BAP）強(qiáng)烈抑制胎生苗的發(fā)育，揭示細(xì)胞分裂素在葉片與植株連接時(shí)是使胎生苗原基保持休眠的因素。此外，生長(zhǎng)素和乙烯對(duì)胎生苗根系的發(fā)育具有一定的影響，只有當(dāng)來自胎生苗頂芽的生長(zhǎng)素積累到某一臨界值時(shí)根系才開始發(fā)育，乙烯則通過降低該臨界值而使根系發(fā)育提早［59］。迄今為止，外界壓力及植物激素等對(duì)落地生根胎生苗發(fā)育的影響尚不清楚，未來仍需在相關(guān)方面進(jìn)行深入研究，以期探討胎生苗發(fā)育的機(jī)理。

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（責(zé)任編輯 狄艷紅）

Research Progress on Plantlet Development and Relevant Genes of Kalancho? daigremontiana

JIANG Wen-ting ZENG Hui-ming
（School of Forestry，Beijing Forestry University，Beijing 100083）

Kalancho? daigremontiana reproduces asexually by forming plantlets on the leaves. During the developing process，the plantlets experience the various stages similar to that of zygotic embryo. The development of the plantlet share features of both organogenesis and embryogenesis. Research has shown that SHOOT MERISTEMLESS（STM）gene is required for the formation of plantlet. LEAFY COTYLEDON 1（LEC1）gene is expressed during the development of plantlet，however，it is not needed in the formation of the plantlet of K. daigremontiana. The functions of FUSCA3（FUS3），SAHH and other relevant genes in the development of the plantlet of K. daigremontiana still needs further investigation. This paper summarized the development of K. daigremontiana plantlet and relevant genes，aiming at providing some references for related researches.

Kalancho? daigremontiana；plantlet；STM；LEC1；FUS3

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.07.002

2015-12-03

“863”計(jì)劃項(xiàng)目（2013AA102607）

蔣文婷，女，碩士研究生，研究方向：草坪草生物技術(shù)育種；E-mail：jiangwentinghaha@163.com

曾會(huì)明，男，博士，副教授，研究方向：草坪草生物技術(shù)育種；E-mail：sciinfo@bjfu.edu.cn