💡这项突破是什么?
7月14日，亚林所林木分子生物学研究团队在卓越行动计划领军期刊《Horticulture Research》（农林科学一区TOP期刊，IF9.5）在线发表题为“Histone acetylation mediated cellular reprogramming during somatic embryogenesis inCunninghamia lanceolata”（组蛋白乙酰化介导杉木体细胞胚胎发生过程中的细胞重编程）的论文，该研究系统解析了组蛋白乙酰化动态调控杉木体细胞胚胎发生分子机制，发现组蛋白去乙酰化酶ClHDT1与胚性关键转录因子ClWOX8直接互作组成调控模块，通过动态调控染色质乙酰化状态精细调控胚性发育进程。该研究不仅揭示了针叶树体胚发生的表观调控新范式，更为杉木等林木再生体系优化和表观遗传育种提供了重要的理论依据与操作靶点。
杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国最重要的人工林树种之一。然而，其体细胞胚胎发生长期受基因型依赖性强、诱导效率低等问题限制，严重制约了优良无性系快速繁育和遗传改良。阐明体胚发生过程中细胞命运重编程的表观遗传调控机制，是提高针叶树体胚诱导效率的重要科学问题。
本研究首先对杉木体细胞胚胎发生的四个关键阶段——非胚性组织、胚性组织、胚性愈伤组织和体细胞胚胎进行了形态学和组织化学染色观察，发现胚性组织富含细胞质浓厚的细胞，具有发育可塑性。进一步实验发现，使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂（如曲古菌素A、伏立诺他）处理胚性组织，能以剂量依赖方式促进致密胚性结构的形成，显著增加胚性愈伤团数量，并上调多个胚胎发生相关基因（如BBM、SERK、WOX8、LEC）的表达。而高浓度抑制剂则导致组织坏死，说明适度的乙酰化水平对维持胚性能力至关重要。
蛋白质组学分析显示，体细胞胚胎发生过程中大量染色质组织和组蛋白修饰相关蛋白差异表达显著，尤其是组蛋白乙酰转移酶、去乙酰化酶活性相关通路被高度富集。蛋白质印迹法进一步证实，不同发育阶段组蛋白H3上的多个乙酰化位点（H3K9ac、H3K27ac、H3K36ac）呈现动态变化，而曲古菌素A处理显著提高了H3K9ac水平，与胚性能力增强吻合。
该研究重点聚焦于一个组蛋白去乙酰化酶CIHDT1和一个WUSCHEL-related homeobox转录因子CIWOX8。通过亚细胞定位、转录自激活测定、酵母双杂交、双分子荧光互补和荧光素酶互补实验，证实CIHDT1与CIWOX8在细胞核内发生物理相互作用。功能分析表明，过表达CIWOX8能显著促进烟草愈伤组织中体细胞胚状结构的形成，而过表达CIHDT1则导致胚性组织分散、丧失有序结构，暗示两者在胚胎发生调控中扮演相反角色。
据此，团队提出一个调控模型：CIHDT1作为组蛋白去乙酰化酶，通过调控染色质乙酰化状态，与CIWOX8形成协同模块，精细调节细胞命运重编程，从而决定胚性能力的建立与维持。这一发现不仅为针叶树体细胞胚胎发生的表观遗传调控提供了全新认识，也为木本植物无性繁殖和遗传改良策略的优化提供了理论依据。通过适度调控组蛋白乙酰化水平，有望大幅提高难诱导基因型的胚胎发生效率，推动杉木等经济树种的良种快繁。
亚林所硕士研究生杨钰颖为论文第一作者，亚林所韩小娇研究员和南京林业大学陈金慧教授为共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD2200104、2022YFD2200201-5）及中国林业科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（CAFYBB2024ZA023-5）资助。该研究相关成果“Integrated multi-omics analysis reveals flavonoid-driven mechanisms underlying callus browning inCunninghamia lanceolata（多组学联合分析揭示杉木愈伤组织褐变的黄酮调控机制）”还发表在Plant Cell, Tissue and Organ Culture期刊上。
