王詩憶，黃奕孜，李舟陽，黃華宏，林二培

（浙江農林大學 省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室，浙江 杭州 311300）

植物體細胞胚胎(體胚)發(fā)生是指已分化的體細胞不經(jīng)過性細胞融合，經(jīng)歷類似合子胚發(fā)育的途徑直接形成植株的過程[1]，是除合子胚發(fā)育途徑之外另一種獲得完整植株的重要手段，也是植物細胞全能性的一種體現(xiàn)。自首次在胡蘿卜Daucus carota中發(fā)現(xiàn)體胚發(fā)生現(xiàn)象以來，人們在大量不同植物的組織培養(yǎng)、單細胞懸浮培養(yǎng)、原生質體培養(yǎng)和花粉培養(yǎng)的過程中都觀察到或實現(xiàn)了體胚發(fā)生[2?3]。因具有相對的遺傳穩(wěn)定性、可重復性和高效性等優(yōu)點，體胚發(fā)生已經(jīng)成為了重要的生物技術工具，在種質資源保存、優(yōu)質種苗生產、人工種子、分子及細胞工程育種和基礎研究等方面都有著廣泛的應用。

植物體胚發(fā)生是一個涉及生長素、細胞分裂素等激素信號和復雜基因調控網(wǎng)絡的過程。近年來的研究表明：一些關鍵的轉錄因子是體胚發(fā)生的主要介導者，其在生長素和細胞分裂素等激素信號刺激下啟動和調控下游基因的表達，從而啟動體胎發(fā)生，調控體胚發(fā)育[2]。此外，基因組的表觀修飾也被認為是影響植物體胚發(fā)生的重要因素，DNA甲基化、組蛋白去乙?；缺碛^修飾都是植物體胚發(fā)生調控途徑的重要組成部分[4?6]。隨著研究的深入，一些體胚發(fā)生的關鍵基因(如Baby Boom、Wuschel等)也被用于提高體胚發(fā)生的頻率和轉基因效率，已在玉米Zea mays等較難轉化的植物中獲得了成功[7?8]。本研究將對體胚發(fā)生的途徑、體胚發(fā)生關鍵基因及其調控機制、表觀遺傳修飾對體胚發(fā)生的調控及體胚發(fā)生關鍵基因的利用等進行綜述，以期為后續(xù)的研究和技術開發(fā)提供科學依據(jù)。

1 植物體胚發(fā)生的途徑

體胚發(fā)生的過程極其復雜，從體細胞向胚性細胞轉變是體胚發(fā)生的前提，也是其中最關鍵的一步。這個過程需經(jīng)過脫分化，激活細胞分裂周期和重新組織生理、代謝與基因表達等多個步驟。外植體經(jīng)過誘導產生體胚的途徑主要有2種，即間接體胚發(fā)生和直接體胚發(fā)生。

間接體胚發(fā)生是最常見的途徑，即在離體條件下細胞經(jīng)過愈傷組織誘導再分化形成體細胞胚。間接體胚發(fā)生需要經(jīng)過3個階段：第1階段是愈傷組織的形成，愈傷組織是一種看似無組織的原始空泡細胞團，由活的薄壁細胞組成，表現(xiàn)不同程度的緊實度和致密性；第2階段是愈傷組織的胚性化，胚性的愈傷組織由周細胞和非周細胞共同發(fā)育而來[9?10]，其質地一般較為堅實，顏色呈乳白色或黃色，表面具球形顆粒，由直徑細胞組成，細胞較小，無液泡，且常富含淀粉粒；第3階段是體細胞胚的形成，胚性愈傷組織形成之后，在愈傷組織的表面或內部產生原胚團，單個細胞或細胞團再從中發(fā)育成胚[11]。在以幼胚、胚或子葉為外植體時，通?？梢灾苯诱T導胚性愈傷組織產生，進而產生體細胞胚。因此，就經(jīng)過愈傷組織的間接體胚發(fā)生而言，胚性愈傷組織的形成是體胚發(fā)生的關鍵。

直接體胚發(fā)生，即從培養(yǎng)中的器官、組織、細胞或原生質體直接分化成胚，不經(jīng)過愈傷組織階段。這種途徑中，外植體增殖較少，且致密細胞分裂更規(guī)則[2]。單個或多個細胞層中的單個或多個細胞無須進一步處理即可分裂并膨大，形成形態(tài)可識別的胚胎[1]。直接體胚發(fā)生主要可分為2個階段：第1階段為誘導期，在此階段，細胞進入分裂狀態(tài)；第2階段為胚胎發(fā)育期，前一階段形成的瘤狀物繼續(xù)發(fā)育，經(jīng)過球形胚、心形胚等發(fā)育過程，最終形成體細胞胚。下胚軸、子葉、莖表皮等外植體體細胞脫分化后，由表皮細胞或亞表皮細胞經(jīng)過不等分裂，產生1個胚細胞和1個胚柄細胞，后者發(fā)育類似胚柄，前者進一步分裂，由原胚發(fā)育為成熟胚。

直接途徑和間接途徑產生的體胚在形態(tài)學上相似，但由于間接途徑的組織培養(yǎng)時間較長，產生的體胚更容易發(fā)生基因組水平上的變化(體細胞變異)[12]。體胚也可以用來誘導新一輪的胚胎發(fā)生，稱為次生或重復體胚發(fā)生[13]。次生胚可以直接從原胚誘導，也可以在胚性愈傷組織形成后間接誘導。另外，體胚發(fā)生經(jīng)歷直接途徑或間接途徑往往取決于外植體的年齡：外植體離合子胚胎階段越遠，就需要越多的重編程過程將外植體重新轉化為體胚[14]。盡管從發(fā)育成熟或較老的組織和器官中誘導獲得體胚通常比較困難，但無論組織的年齡如何，它們都可以通過直接途徑或間接途徑產生體胚[9,15]。因此，在確定體胚發(fā)生是通過直接途徑還是間接途徑時，細胞或組織與培養(yǎng)環(huán)境相結合的發(fā)育背景會比其距離胚胎階段的時間更為重要。

2 植物體胚發(fā)生相關的關鍵基因及其調控機制

2.1 Somatic Embryogenesis Receptor Kinase (SERK)

SERK基因是在研究胡蘿卜體細胞向胚性細胞轉變的過程中被發(fā)現(xiàn)的。SCHMIDT等[16]從胡蘿卜下胚軸懸浮培養(yǎng)的胚性細胞中分離出了第1個SERK基因(即DcSERK)，其只在胚性細胞內表達且只表達到體胚發(fā)育的球形期，而在非胚性細胞及球形期后的體胚中均不表達。隨后在許多其他植物的研究中也鑒定到了不同的SERK同源基因，如椰子Cocos nucifera (CnSERK)、柑橘Citrus reticulata (CrSERK1)、鴨茅Dactylis glomerata (DgSERK)、蒺藜苜蓿Medicago truncatula (MtSERK)、水稻Oryza sativa (OsSERK)、小麥Triticum aestivum (TaSERK)和葡萄Vitis vinifera (VvSERK)等[17]。在擬南芥Arabidopsis thaliana中過量表達SERK基因，能使體細胞胚胎發(fā)生的能力增加3～4倍，表明它能夠促進植物體胚的發(fā)生[18]。進一步研究發(fā)現(xiàn)：當SERK在細胞表面過表達時，可以通過識別分子信號介導其蛋白LRR區(qū)與胞外蛋白結合，這種結合能誘導細胞內部的信號級聯(lián)放大(如油菜素甾醇信號通路)[19]。這些信號可以識別不同的靶點，并通過染色質重塑增強體胚發(fā)生早期基因的表達(例如Leafy Cotyledon和Baby Boom)，進而誘導細胞或組織向胚胎發(fā)生轉變[18?19]。因此，SERK可能是體胚發(fā)生過程中促使體細胞向胚性細胞轉變的關鍵。

2.2 Leafy Cotyledon (LEC)

LEC屬于nuclear factor Y(NF-Y)轉錄因子家族，也是涉及許多功能的B3結構域蛋白大家族的成員，諸如LEC1、LEC2和FUSCA3(FUS3)等LEC基因都被認為是調節(jié)植物胚胎發(fā)生的轉錄因子[20]。LEC基因(LEC1和LEC2)最先在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，lec突變體具有胚胎發(fā)育不正常、缺少胚胎特異性蛋白、胚胎提早萌發(fā)等特征，表明LEC基因對于維持植物胚胎特性具有重要的功能[21?22]。與其他調控因子只在胚胎發(fā)育特定階段起作用不同，LEC基因在早期的胚胎形態(tài)發(fā)生階段及后期的胚胎成熟階段都起著重要的作用。在胚胎發(fā)育早期，LEC基因決定胚柄細胞命運，控制子葉特性，對維持體胚發(fā)生和促進球形胚的產生也具有重要作用；而在后期的胚胎成熟階段，LEC基因的表達與種子成熟過程相關，包括儲藏物質的積累和胚抗脫水性的獲得等[23]。

研究發(fā)現(xiàn)：LEC2基因的過表達會表現(xiàn)出異常發(fā)育的現(xiàn)象，如異位愈傷組織的產生等，但無法進一步分化為體胚[24]，這表明LEC2基因可能提供了實現(xiàn)體胚發(fā)生所需的條件，但僅在體胚發(fā)生的誘導階段起著重要作用[25?26]。而LEC1基因在轉基因植物中的異位表達會誘導體細胞胚樣結構的形成[27]，并在擬南芥體胚發(fā)生的整個過程中表現(xiàn)出差異表達模式。這表明LEC1基因可能參與了體胚的分化和發(fā)育，而不是體胚的誘導[28]。FUS3和LEC2有43%的同源性，均為VP1/ABI3-like B3家族轉錄因子[29]。FUS3基因在頂端分生組織中的特異表達，可以促使轉基因植物頂端分生組織產生體胚[30]。

2.3 Baby Boom(BBM)

BBM是AP2/ERF轉錄因子家族AINTEGUMENTA-LIKE(AIL)進化枝的成員。最初是在利用甘藍型油菜Brassica napus未成熟花粉誘導單倍體胚胎時，發(fā)現(xiàn)的1個花粉體胚發(fā)生調節(jié)基因(BnBBM)，在甘藍型油菜和擬南芥中異位表達時可誘導體胚的發(fā)生，該基因被認為在體胚發(fā)生過程中能促進細胞分裂和形態(tài)發(fā)生[31]。后續(xù)研究表明：BBM基因是植物細胞全能性的關鍵調控因子，在沒有外源植物生長調節(jié)劑或脅迫的情況下也能誘導體細胞胚的形成[8]。比如BnBBM的異位表達可以在無需施加植物生長調節(jié)劑的條件下誘導擬南芥幼苗葉片和子葉上的體胚發(fā)生[31]。利用BnBBM基因還可促進毛白楊Populus tomentosa愈傷組織形成體胚[32]，而在再生困難的辣椒Capsicum annuum中異源表達BnBBM基因能有效克服辣椒遺傳轉化過程中再生及轉化困難的瓶頸問題[33]。BBM基因過表達還可以誘導其他類型的再生，包括愈傷組織、不定芽和根的形成，它的這種特性已被用于改善作物和模式植物的遺傳轉化效率[32,34?35]。

2.4 Wuschel (WUS)

WUS基因編碼1個同源盒轉錄因子，它具有1個高度保守的同源盒結構域和保守的C末端區(qū)(包含3個功能性結構域：1個酸性結構域、1個WUS-box和1個EAR-like元件)[36]。WUS基因的1個重要特征是它具有可移動性，它會從其生物合成的位置(干細胞龕中央?yún)^(qū))移動到周邊區(qū)的子細胞中，并在周邊區(qū)激活1個負調控因子CLAVATA3(CVL3)的轉錄[37]。CLV3移動到胞外與CLV1結合，反過來抑制WUS的轉錄，這種WUS-CLV反饋系統(tǒng)維持了干細胞庫的穩(wěn)定和頂端分生組織的發(fā)育[38?39]。因此，WUS基因被認為是體胚發(fā)生和芽再生過程中所必需的[39?40]。

與LEC2類似，WUS基因會對生長素作出響應，生長素能促發(fā)1個調控營養(yǎng)組織向胚性組織轉變的信號級聯(lián)途徑，而這種轉變是受WUS基因調控的[41]。大量研究表明：在蒺藜苜蓿、陸地棉Gossypium hirsutum和中?？Х菴offea canephora等不同植物體胚發(fā)生過程中，WUS同源基因的表達都會明顯上調[42?45]。WUS基因在擬南芥中的過表達可以誘導體胚發(fā)生以及芽和根尖的器官發(fā)生[46]。擬南芥WUS基因經(jīng)過雌二醇誘導，在中粒咖啡中異源表達，能夠誘導愈傷組織的產生，并促進中粒咖啡體胚的循環(huán)發(fā)生[42]，而在陸地棉中則可通過啟動生長素運輸和信號轉導途徑提高胚性愈傷組織的分化效率[45]。

2.5 體胚發(fā)生的轉錄調控網(wǎng)絡

近年來，大量的染色質免疫共沉淀和基因表達研究表明：植物體胚發(fā)生存在復雜的轉錄調控網(wǎng)絡和信號轉導途徑(尤其是生長素途徑)，不同的轉錄因子之間存在轉錄交互(cross-talk)調控[2]。

BRAYBROOK等[47]以過表達LEC2的擬南芥幼苗為材料，利用基因芯片分析確定了LEC2的靶基因，其中包括生長素途徑基因和AGAMOUS-LIKE 15(AGL15)轉錄因子。LEC2能夠激活生長素生物合成途徑中的關鍵酶TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASE OF ARABIDOPSIS 1 (TAA1)以及YUCCA2和YUCCA4(YUC)的表達。而LEC2過量表達可以補償不足量2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)或效率較低的生長素[如吲哚乙酸(IAA)或萘乙酸(NAA)]在體胚誘導中的作用[48]。反之，在正常的2,4-D含量下，LEC2的異位過表達不利于體胚的發(fā)生，往往會產生愈傷組織而非體胚[26,48]。LEC2與AGL15間存在轉錄交互調控作用，即LEC2能夠上調AGL15的表達，AGL15也可以上調LEC2的表達。AGL15的過量表達會促進未成熟胚的體胚形成，但不會誘導種子苗自發(fā)的體胚發(fā)生，這表明AGL15只是增強了胚性組織的體胚發(fā)生能力[49]。值得注意的是，LEC2和AGL15均能激活INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE 30 (IAA30)的表達，該基因編碼一種非典型的Aux/IAA蛋白質，且AGL15促進的體胚發(fā)生在iaa30突變體中明顯受到削弱[47,50]。這暗示LEC2和AGL15可能共同通過生長素途徑調控體胚發(fā)生，但目前AGL15和IAA30在LEC2誘導的體胚發(fā)生中作用尚不明確。

通過染色質免疫沉淀，在經(jīng)2,4-D和BBM誘導的體胚中都鑒定出了BBM的下游靶基因，發(fā)現(xiàn)BBM能夠結合LAFL (LEC1-ABI3-FUS3-LEC2)和AGL15基因的啟動子區(qū)域[2]。在lec1和fus3突變體中，BBM不能誘導體胚的發(fā)生，而在lec2和agl15突變體中，BBM誘導的體胚明顯減少，說明BBM調控的LAFL/AGL15表達是BBM途徑關鍵的下游路徑[2]。反過來BBM的表達也受到LAFL蛋白質的調節(jié)：BBM的表達量在lafl突變體種子中降低，說明LAFL轉錄因子正向調節(jié)BBM的表達[2]。這些發(fā)現(xiàn)表明：BBM和LAFL基因間也存在轉錄交互調控作用，是生長素信號通路的一部分。

WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION1(WIND1)是AP2/ERF轉錄因子家族的另一成員，其過表達也能誘導體胚發(fā)生[51]。WIND1及其同源基因WIND2～4由傷口誘導，并在組織損傷后刺激愈傷組織增殖[52]。與BBM/LAFL蛋白不同，WUS和WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION1 (WIND1)蛋白通過細胞分裂素信號通路調控體胚發(fā)生。WUS通過抑制A型ARR基因來控制莖分生組織的生長，該基因是細胞分裂素應答的負調節(jié)因子[53]，而WIND1通過B型ARR基因刺激愈傷組織的形成，該基因是細胞分裂素應答的正調節(jié)因子。WUS和WIND1也與LEC途徑相互作用。比起單獨激活WIND1或LEC2，按順序激活WIND1和LEC2在外植體中能誘導更多的胚性愈傷組織[54]。WIND1的過表達增加了外植體中胚性細胞的數(shù)量，這些細胞對LEC2作出響應后就形成體胚[54]。反之，WUS被誘導表達后會降低其誘導的體胚組織中LEC1的表達水平，這表明WUS抑制了LEC途徑[41]。綜上所述，在植物體胚發(fā)生過程中，LEC、BBM和WUS等重要的轉錄因子構成了1個復雜的轉錄調控網(wǎng)絡。

3 體胚發(fā)生的表觀遺傳調控

表觀遺傳調控也是植物體胚發(fā)生的關鍵因素。近年來，DNA甲基化、組蛋白去乙酰化/甲基化等重要的表觀遺傳機制均已被證實可以控制植物體胚發(fā)生的過程[55?56]。

3.1 DNA 甲基化

DNA甲基化是涉及生物學過程的重要表觀遺傳機制，它是表觀基因組調節(jié)和維持基因表達程序的關鍵因素[57]。DNA甲基化對體胚發(fā)育具有重要作用。通常，非胚性組織的基因組甲基化水平更高，而胚性組織的基因組甲基化水平則較低[58?60]。在白橡Quercus alba中，體胚誘導時基因組DNA會被去甲基化，但隨著胚胎發(fā)育，甲基化水平逐漸提高[61]。在進行中?？Х润w胚誘導時，原胚組織的DNA甲基化水平較低，而隨著體胚的成熟，甲基化水平逐漸升高[62]。在擬南芥中研究發(fā)現(xiàn)：DNA甲基化及其維持對體胚發(fā)生的調控是必需的[63]，類似的結果在挪威云杉Picea abies中也有發(fā)現(xiàn)[64]。

DNA甲基化也可通過引起特定基因的沉默，從而在體胚發(fā)生中發(fā)揮重要作用。如LEC1基因的啟動子區(qū)域在體胚發(fā)生開始之前發(fā)生低甲基化，隨后在胚胎成熟及營養(yǎng)生長期中甲基化水平增加；利用RNA導向的DNA甲基化對LEC1基因的啟動子區(qū)域進行超甲基化會下調其轉錄，表明LEC1基因的轉錄受其啟動子的甲基化調節(jié)[65]。此外，還發(fā)現(xiàn)甲基化抑制劑5-azacitidine的應用可抑制或阻斷胡蘿卜培養(yǎng)物中的體細胞胚發(fā)生[66]，而藥物5-aza-2′脫氧胞苷可以通過抑制甲基轉移酶1的活性來促進體胚發(fā)生，并且它還增加了體胚發(fā)生的關鍵調控因子STM的轉錄。這些證據(jù)表明：基因組DNA的甲基化水平和特定基因區(qū)域的DNA甲基化修飾與體胚發(fā)生有直接的聯(lián)系。

3.2 組蛋白甲基化

組蛋白甲基化是由組蛋白甲基化轉移酶完成的。組蛋白甲基化轉移酶在決定細胞命運中的重要性首先在動物上得到了證實，研究發(fā)現(xiàn)Polycomb抑制復合體2 (PRC2)成員進行組蛋白H3K27me3標記，是干細胞多能性所必需的[67]。在擬南芥中，PRC2基因CURLY LEAF (CLF)和SWINGER (SWN)或VERNALIZATION 2 (VRN2)和EMBRYONIC FLOWER 2 (EMF2)雙突變體在莖尖上形成愈傷組織，最終會引起間接的體胚發(fā)生和異位根[68]。CLF還抑制成熟胚胎中的大量基因，包括AGL15、FUS3、ABI3、AIL5和AIL6/PLT3等與體胚發(fā)生相關的轉錄因子[69]。IKEUCHI等[70]也發(fā)現(xiàn)：PRC2突變體的根毛無法維持其已分化的狀態(tài)，反而會形成無組織的細胞團，并且最終通過愈傷組織形成體胚，其部分原因是由于PRC2基因的突變導致其靶基因WIND3和LEC2的表達抑制被解除，進而誘導根毛細胞脫分化。這些研究說明：PRC2通過組蛋白甲基化抑制相關基因的表達來促進細胞分化的過程，反之則會引起細胞的脫分化，進而誘導體胚的發(fā)生。

3.3 組蛋白去乙?；?/h3>

組蛋白H3和H4的乙?；瘜虮磉_有正向的調控作用，組蛋白乙?；乃胶臀恢檬艿浇M蛋白乙酰轉移酶(HATs)和組蛋白去乙?；?HDACs)的嚴格控制。組蛋白去乙酰化也是與體胚發(fā)生密切相關的表觀遺傳修飾。TANAKA等[71]提供了組蛋白去乙?；隗w胚發(fā)生過程中起主要作用的第1個證據(jù)。他們研究表明：HDAC抑制劑曲古抑菌素A(TSA)能使擬南芥種子苗的萌發(fā)生長停滯，并誘導胚胎標記基因LEC1、FUS3和ABI3的表達上調，導致胚胎不能完成向幼苗生長的過渡。類似現(xiàn)象在2個HDACs-hda6/hda19雙突變體中也可以觀察到，且該雙突變體能在擬南芥葉片上產生體胚結構[71]。后續(xù)的研究進一步揭示了這2個HDACs抑制胚胎基因表達的機制。其中，HDA19會特異性地結合VAL2[72]，HDA6則特異性結合VAL1[73]，VAL1和VAL2又會與轉錄中介復合體(mediator complex)的抑制性亞基CDK8結合，進而招募這2個HDACs和抑制形態(tài)的轉錄中介復合體抑制LAFL基因的表達[73]。

組蛋白去乙?；龠M體胚發(fā)生的作用在其他植物的體胚誘導實驗中也獲得了證實。萌動的云杉Picea asperata體胚經(jīng)TSA處理后會維持其體胚的狀態(tài)，而不會轉化為幼苗[74]。在小麥中，TSA和丁酸鈉(另一種HDACs抑制劑)的處理可以增加胚性愈傷的誘導率和芽的分化率，但TSA有廣譜的效果，丁酸鈉對不同基因型的效果有差異[6,75]。TSA處理還可顯著提高熱脅迫后的甘藍型油菜小孢子單倍體體胚發(fā)生的效率，表明熱激處理和組蛋白去乙?；赡芄餐饔糜隗w胚發(fā)生調控因子的上游，從而啟動體胚發(fā)生的程序[76]。與H3K27me3類似，組蛋白乙?；胶虷DACs的活性在激素誘導的間接體胚發(fā)生中會發(fā)生變化[77?78]，暗示在間接體胚發(fā)生的早期階段，組蛋白去乙?；饔每赡軈⑴c了體細胞的重編程。這些研究表明：在植物中組蛋白去乙酰化是調控體胚發(fā)生的保守途徑。

4 關鍵基因在體胚發(fā)生和遺傳轉化中的應用

目前，植物的高效遺傳轉化仍然是一個巨大挑戰(zhàn)，其主要原因是轉基因細胞往往難以發(fā)育成完整的植株。雖然，通過組培方法、農桿菌侵染等條件的優(yōu)化，水稻、擬南芥、楊樹Populus等少數(shù)植物的遺傳轉化獲得了成功，但仍存在基因型依賴嚴重、轉化效率低等問題。隨著體胚發(fā)生機制研究的深入，一些關鍵的體胚發(fā)生調控基因被逐漸用于提高植物遺傳轉化和再生的效率[79]。

BBM和WUS是2個最常用于植物遺傳轉化的體胚發(fā)生關鍵基因。例如，甜椒Capsicum frutescens是具有重要營養(yǎng)和經(jīng)濟價值的蔬菜，但也是公認的難以轉化的頑拗材料。HEIDMANN等[35]研究發(fā)現(xiàn)：在甜椒中瞬時表達BnBBM基因可以高效地誘導細胞再生，并產生大量可發(fā)育成植株的體胚，認為利用該基因可以為難轉化的植物開發(fā)一種有效的遺傳轉化和再生的體系。在玉米中，ZmBBM和ZmWUS2基因共轉化未成熟胚時，轉基因愈傷的比例顯著提升，且在多個難轉化的玉米近交系中均有明顯效果[80]。此外，ZmBBM和ZmWUS2的共轉化還可以在高粱Sorghum bicolor、甘蔗Saccharum officinarum和水稻中提高轉化效率[80]。因此，BBM和WUS被認為是單子葉作物基因工程中具有重要潛在利用價值的關鍵基因[79]。而在雙子葉植物中，MAHER等[81]將WUS2和ipt或WUS2和STM共轉化煙草Nicotiana tabacum無菌種子苗，在煙草葉片上實現(xiàn)了芽的原位誘導，避免了繁瑣的組培過程；且利用該策略，成功地對PDS基因進行了基因編輯，獲得了基因編輯的后代。針對栽培的煙草植株，MAHER等[81]通過注射攜帶WUS2和ipt或WUS2和STM基因的農桿菌在傷口處直接誘導了芽的形成，并且也可以實現(xiàn)對PDS基因的編輯獲得后代。該方法在番茄Solanum lycopersicum、葡萄中也獲得了成功試驗，證明了WUS等基因在雙子葉植物基因工程中的應用潛力。

5 總結與展望

體胚發(fā)生是體現(xiàn)植物細胞全能性的一種重要形式，一直是植物學研究的熱點。對于植物體胚發(fā)生的研究，從最初的激素含量和組合方式等誘導條件的優(yōu)化，到在多種植物中鑒定和表征了許多參與體胚發(fā)生的基因，并通過操縱關鍵基因的表達來啟動及調控體胚的發(fā)生發(fā)育，再到全面研究體胚發(fā)生的通路和基因調控網(wǎng)絡，觀察再生過程中的動態(tài)表觀遺傳變化，標志著對體胚發(fā)生規(guī)律的認識一直在不斷深入和完善。

細胞和分子生物學的進步以及各種新技術的出現(xiàn)，為進一步研究植物體胚發(fā)生過程涉及的更深層次細胞和分子生物學機制提供了條件和機遇。深入探究體胚發(fā)生過程中激素信號與基因表達之間，以及調控基因間復雜的網(wǎng)絡關系，解析體胚發(fā)生的分子機制及信號途徑，將為闡明體胚發(fā)生的內在規(guī)律提供更多的證據(jù)。表觀遺傳修飾在體胚發(fā)生調控中的重要性已得到證實，但表觀遺傳修飾如何參與體胚發(fā)生，在體胚發(fā)生過程中如何維持和建立DNA甲基化，以及基因不同區(qū)域的甲基化如何參與植物體胚發(fā)生中的基因轉錄調控等問題仍沒有答案，需深入的研究來解開表觀遺傳修飾調控體胚發(fā)生的謎團。

此外，將關鍵基因的表達與遺傳轉化技術有機結合起來，在更多的植物中實現(xiàn)體胚發(fā)生，進而提高植物的再生能力和遺傳轉化的效率，可為更多植物實現(xiàn)基因編輯等高效和精細的遺傳操作提供新的途徑，這對加快優(yōu)良品種的繁育和分子育種平臺的建立，促進轉基因植物的產業(yè)化開發(fā)都具有十分重要的意義。