中国农业科学｜中国农科院蔬菜花卉所高建昌课题组基于跨物种转录组解析影响不定根发生的保守基因

不定根（adventitious root）是指在植物茎、叶、老根、胚轴或外植体上形成的根，能够有效增加根系的吸收面积和固着力，改善通气性，利于植物再生和应对环境胁迫。植物形成不定根的能力被广泛应用于扦插、组织培养、根系加强等，对农、林、园艺发展具有重要意义。对不定根发生机制的全面了解将有助于不定根发生的研究和应用。

近期，中国农业科学院蔬菜花卉研究所高建昌课题组完成的题为“基于跨物种转录组解析影响不定根发生的保守基因”的研究在《中国农业科学》2025年第58卷6期正式发表。

本研究基于公共数据库中矮牵牛、康乃馨、黄瓜、欧美杨、荞麦的不定根发生转录组，采用HISAT和Cufflinks转录组分析流程计算基因转录本丰度，使用DESeq2统计和筛选差异表达基因。将同源比对获得的每个物种差异表达基因（拟南芥最似同源基因），通过集合分析获得处于交集中的基因，进行AmiGO功能注释和富集分析。并使用qPCR对5个物种以外作物的不定根发生相关表达模式进行检验。

保守基因分析流程

共获得保守上调基因15个，参与胁迫响应、细胞分裂、过氧化物、甲羟戊酸等调控路径。下调的保守基因和路径则主要参与离子和化合物稳态调节功能。上调的保守基因随不定根发育进程呈现出两类表达模式（Ⅰ和Ⅱ），NRT3.1和WRKY75在诱导24 h之前，即不定根原基产生时达到峰值（Ⅰ类），而CYCB2;4和KNOLLE表达量在诱导后48—96 h，即不定根凸出表皮时逐渐升高并维持到伸长期（Ⅱ类）。

上调基因集（左）和下调基因集（右）的韦恩图

在番茄、西瓜、玉米的不定根诱导发生过程中检验保守基因的表达水平，在试验的双子叶植物类作物番茄、西瓜中，保守基因的表达模式一致，在试验的单子叶类作物玉米中，序列相似性高的WRKY75、CYCB2;4、KNOLLE具有相似的表达模式，序列相似性低的NRT3.1则不同。

番茄（上）、西瓜（中）、玉米（下）茎基部不定根发生表型变化以及保守基因随不定根发生进程的表达模式

综上，在不同物种、不同组织、不同诱导条件下，不定根诱导发生都有赖于胁迫响应和细胞分裂等保守路径和基因的功能发挥。保守上调基因NRT3.1、WRKY75、CYCB2;4、KNOLLE可作为不定根发生的候选基因，在一些双子叶物种中进行深入分析。

中国农业科学院蔬菜花卉研究所谢露露为该文第一作者，高建昌为通信作者。

该研究获得国家自然科学基金（31902004）、中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-IVFCAAS）的资助。

全文链接：

《基于跨物种转录组解析影响不定根发生的保守基因》

引用文章：

谢露露, 李福, 张思远, 高建昌. 基于跨物种转录组解析影响不定根发生的保守基因[J]. 中国农业科学, 2025, 58(6): 1195-1209.

XIE LuLu, LI Fu, ZHANG SiYuan, GAO JianChang. Analysis of Conserved Genes in Adventitious Root Formation Based on Cross Species Transcriptomes[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(6): 1195-1209.