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杨树，作为一种广泛栽培的经济树种，以其高效、快速的扦插繁殖方法广受认可。然而，要实现高效的扦插繁殖，根系的再生能力至关重要。没有强大的根再生能力，扦插的枝条将难以成活，进而影响到整个种植计划的成功。尽管如此，目前关于根再生的研究主要集中在生长素的调控作用上，对细胞分裂素的研究则相对较少。
2024年10月，Horticulture Research在线发表了北京大学现代农业研究院李博生研究员团队题为“Spatial transcriptome analysis reveals de novo regeneration of poplar roots”的研究论文。该研究建立了杨树根再生的空间转录组图谱，揭示了杨树根再生的位置空间组学信息，为未来改进植物扦插繁殖技术提供了数据基础。
空间转录组学是一项新兴的技术，它能够在细胞水平上揭示基因表达的空间分布情况。这一技术的出现，为我们理解基因如何在特定的空间背景下调控生物过程提供了全新的工具。该研究利用这一技术，构建了杨树根再生过程的空间转录组图谱，并深入探讨了细胞分裂素在根再生中的关键作用。
研究发现，在杨树根再生过程中，激素在协调植物生长发育的复杂过程中起着关键作用，细胞分裂素响应基因的表达贯穿整个发育过程。并且这些细胞分裂素响应基因的启动子中普遍存在生长素响应顺式作用元件（AuxREs），表明了生长素与细胞分裂素在调控根再生过程中的协同作用。
为了更好地理解杨树根再生过程中细胞的分化路径，研究团队采用了拟时序轨迹分析方法，成功绘制了从形成层细胞到根原基细胞的分化路径，展示了细胞分化的复杂性和动态性。同时，研究还发现了两个潜在关键基因SAC56和LOS1，它们有望为未来增强植物根系再生提供新的解决方案和思路。
图1 建立杨树根再生的空间转录组图谱
图2 不定根发育过程中的空间转录组分析揭示了激素基因表达的区域分布特征
总的来说，这项研究通过空间转录组学技术，为植物根再生研究提供了新的思路，为我们深入理解植物再生的分子机制提供了新的视角和启示。
北京大学现代农业研究院助理研究员吕凯文为论文第一作者，李博生研究员为论文的通讯作者，副研究员宋协海、岳智亮、助理研究员鹿东东、张少蔓，科研助理刘乃旭、牛亚妮、刘永琪、吕春雨、郭秋月，山东丰沃植物研究院院长周扬颜也对该研究工作有突出贡献。该研究得到了山东省自然科学基金等相关经费的资助。
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