根蘖（Root sucker）是由根部产生的适应性不定芽，脱离母株后可独立成苗，是杨树、泡桐、刺槐、枣树等扦插生根困难或嫁接繁殖受限林木进行无性繁殖的重要途径。根蘖苗具有幼态复壮特性，成活率高、生长快、性状稳定，在林木良种繁育、优良无性系扩繁和生态修复中应用广泛。然而，控制根蘖发生的关键基因长期未被鉴定，根蘖起始与形成的分子机制也不清楚，导致根蘖繁育长期停留在依赖自然萌蘖或人工断根诱导，发生数量、起始位点和萌蘖整齐度均难以精准控制，严重制约了根蘖繁育技术从经验操作走向定向调控。

院林果所特色林木遗传育种团队在 New Phytologist 在线发表了题为“MYB156 promotes root sucker formation by repressing IDD14 and CKX1 to elevate cytokinin levels in Populus”的研究成果，此次发现的MYB156-CKX1/IDD14模块，为我们了解根蘖发生提供了新的调控机制，也为根蘖繁育技术提供了可操作的分子靶点。

研究团队发现MYB156过表达杨树幼苗在去除顶芽后，根系可大量产生根蘖（单株约10-30个），而野生型在相同条件下几乎不发生根蘖；过表达株系还表现出明显的根增粗与次生生长增强。相反，CRISPR/Cas9敲除的myb156突变体根蘖数量显著减少（图1）。PtoMYB156pro::GUS组织化学分析显示，MYB156主要在根部具有分裂能力的细胞中表达，包括中柱鞘、原形成层、维管形成层和木栓形成层，提示其与根分生组织的增殖潜能密切相关。初步研究结果表明，MYB156是根蘖形成的正向调控因子。

图1 MYB156过表达促进杨树根蘖发生和次生生长

利用转录组分析发现，MYB156过表达株系根中多种细胞分裂素含量升高，表明MYB156影响了细胞分裂素信号途径。进一步利用细胞分裂素响应报告系统TCSn::RFP发现，细胞分裂素的荧光信号在根尖和中柱显著增强；激素含量测定也发现过量表达杨树根中的细胞分裂素含量显著升高，而myb156突变体则显著降低（图2）。这表明MYB156通过影响细胞分裂素信号途径来影响根蘖形成。

图2 MYB156影响细胞分裂素信号途径

进一步联合分析转录组和染色体免疫共沉淀发现CKX1和IDD14可能是其调控细胞分裂素含量和根蘖发生的下游基因。ChIP-seq、酵母单杂交及瞬时转录活性检测证明，MYB156可以直接结合并抑制CKX1和IDD14的转录（图3）。此外，IDD14-RNAi株系同样表现出细胞分裂素含量升高和根蘖增强的表型，与MYB156过表达类似。可见，MYB156通过直接调控CKX1和IDD14的表达影响根蘖苗的发生。

图3 MYB156直接调控CKX1和IDD14的表达

为了详细观察根蘖发生的过程，借助TCSn::RFP活体成像，研究团队观察了根蘖发生的整个过程（图4）。MYB156过表达株系的根蘖起始细胞分裂则发生在维管形成层附近，并且细胞分裂素信号在发育过程中被显著激活。表明，形成层细胞是发育中根蘖的原始细胞。

图4 根蘖苗发育及其发育过程中的细胞分裂素信号分布情况

本研究发现了调控根蘖发生的关键基因MYB156，并进一步确立了MYB156-CKX1/IDD14-细胞分裂素调控模块（图5），不仅拓展了对多年生木本植物无性繁殖分子机制的认识，而且发现形成层细胞是形成根蘖的原始细胞。此外，前期的研究发现木栓形成层也是根蘖形成的原始细胞，关于根蘖的发生位置和调控机制值得后面进行更加深入的研究。

图5 MYB156–CKX1/IDD14–细胞分裂素调控根蘖形成的机制

北京市农林科学院林业果树研究所特色林木遗传育种团队庞红盈博士后为文章第一作者，与北京农学院联合培养硕士李璧滢参与了该工作，郑林副研究员、魏建华研究员和王宏芝研究员为通讯作者。该研究获得了“十四五”重点研发计划、国家自然科学基金和北京市农林科学院优秀青年科学基金的支持。

原文链接： https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.71645。