蘭科植物（俗稱蘭花）是最大、最多樣化的科之一，是生物學研究熱點類群之一，是全球園藝貿易中最著名的植物類群之一。大多數植物在胚胎發育過程中形成頂端分生組織和根分生組織，發育成熟的種子含有胚芽、胚軸、胚根和儲能器官胚乳（雙子葉植物為子葉），萌發后發育成完整的植株。但是，蘭科植物進化出獨特的種子發育過程和專門的萌發程序。它們的種子不含胚乳，只有一個發育不良的胚胎，胚胎沒有分化的組織，沒有胚芽、胚軸和胚根。蘭科植物種子在萌發過程中形成綠色的球狀體，稱為原球莖（protocorm），這是蘭科植物特有的現象。蘭科植物外植體在組織培養條件下形成類似原球莖的特殊結構，稱為類原球莖（protocorm-like body，PLB），兩者具有相似的轉錄特征。類原球莖再生是蘭科植物重要的再生途徑，是目前最具優勢的大規模種苗生產的方式之一，在蘭科植物植株高效再生、遺傳轉化、次生代謝物生產、細胞工程等研究領域均具有廣泛和重要的應用前景。然而，蘭科植物建立這種重要的、獨特的、無與倫比的發育過程，其分子機制是什么？目前知之甚少。
中國科學院華南植物園藥用植物遺傳育種團隊發現石斛乙烯響應因子（ethylene response factor, ERF）DoERF5能夠識別和結合I類KNOX轉錄因子DoSTM啟動子的GCC-box元件，并激活DoSTM的表達，從而調控石斛類原球莖再生。在石斛中過表達DoERF5極大地增強了類原球莖再生能力，上調了DoWINDs和DoSTM，以及細胞分裂素合成基因DoIPT和細胞分裂素應答因子DoARRs的表達。然而，沉默DoERF5后則抑制類原球莖的再生，下調DoWINDs、DoSTM和DoARRs的表達。進一步的研究證明DoERF5直接與DoSTM的啟動子結合并調控其轉錄。遺傳學分析表明DoSTM在石斛中過表達促進了類原球莖的再生。這一研究不僅有助于了解類原球莖發育的分子機制，而且為蘭科植物資源的保護、開發和利用提供技術支撐。
相關研究結果已近期發表在國際學術期刊Journal of Integrative Plant Biology（《植物學報》）（IF = 11.4）上。華南植物園博士生曾丹琦為該論文的第一作者，何春梅副研究員為通訊作者，段俊研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金和廣東省重點領域研發計劃項目的資助。論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13534
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