高效的植物再生体系是作物进行遗传转化和基因编辑的前提条件。然而，在小麦等主要作物中，再生能力表现出强烈的基因型依赖性：实验室常用的遗传转化模式品种（如Fielder）再生效率高，而在生产上栽培品种（如济麦22、矮抗58等）往往再生困难。这种基因型依赖性制约了优良品种的遗传改良。因此，解析不同基因型小麦再生能力差异的分子机制，挖掘小麦再生调控因子，对于突破作物遗传转化瓶颈具有重要的科学意义和应用价值。

 

    近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所肖军团队联合山东农业大学张宪省团队在Cell Reports杂志上发表了题为 Chromatin accessibility and TaSCR-TaLBD17 circuitry shape genotypic regeneration capacity in wheat的研究论文（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124725015153），报道了通过整合Fielder和济麦22再生过程的转录组和染色质可及性图谱，揭示了染色质重塑和转录调控网络在塑造小麦基因型依赖的再生中的关键作用，并建立了TaSCR-TaLBD17调控模块以高效克服小麦主栽品种转化难的问题。

 

    该研究以易再生的小麦品种Fielder和难再生的主栽品种济麦22（JM22）为研究对象，构建了再生过程中的时间序列转录（RNA-seq）和染色质开放（ATAC-seq）图谱。研究发现，Fielder在愈伤组织诱导的关键诱导期（DAI3-DAI6）表现出较剧烈的染色质可及性重塑和转录重编程，激活与生长素信号、分生组织发育相关的关键基因；相比之下，JM22在此期间表现为转录停滞，且激活表达的基因主要富集于胁迫响应通路。通过构建和比对两者的转录调控网络（TRN），研究人员发现Fielder拥有更复杂、聚焦于再生过程调控网络，其中GRAS家族转录因子TaSCR被鉴定为Fielder特异性激活且处于易再生品种调控网络核心节点的关键因子，其启动子区域在Fielder中具有特异的高染色质开放性。

 

    进一步的分子机制解析表明，TaSCR作为一个关键的形态发生调节因子，能够整合上游生长素信号与下游再生基因的表达。具体而言，外源生长素通过诱导TaARF22和TaGATA15的表达，间接激活TaSCR；随后，TaSCR直接结合并激活下游靶基因TaLBD17、TaWOX5的转录，推动细胞命运向分生组织转变。功能验证显示，在Fielder以及济麦22、科农199、矮抗58等难再生品种中过表达TaSCR或TaLBD17，均能显著提高愈伤诱导率、分化率及遗传转化效率，且TaSCR过表达植株的农艺性状（如粒重、粒型等）无明显负面效应。

 

    综上，该论文利用多组学联合分析策略，深入剖析了由染色质可及性的动态变化和转录调控的网络差异导致的小麦品种间再生效率差异的机制。研究不仅揭示了“生长素—TaARF22—TaGATA15—TaSCR—TaLBD17”这一级联信号通路在小麦再生中的核心作用，还开发了基于TaSCR及其下游因子TaLBD17的高效遗传转化策略，为打破小麦优良品种的遗传转化壁垒提供了的理论依据和可行方案，具有潜在的应用前景。

 

    山东农业大学生命科学学院教师别晓敏、遗传发育所博士研究生曹原、山东农业大学生科院博士研究生李梦璐、和遗传发育所助理研究员林学磊为论文共同第一作者，肖军研究员和张宪省教授为论文的共同通讯作者，遗传发育所博士研究生刘雪美、骆旭梅，山东农业大学生科院研究生于美、宋颖和周梦易也参与了该课题研究。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、北京市自然科学基金杰出青年项目、山东省自然科学基金项目和山东省泰安市国重配套专项支持。