《Horticultural Plant Journal》：Integrated multi-omics analysis uncovers the mechanism of girdling-induced adventitious root formation in tree peony
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本研究针对牡丹规模化繁殖困难的产业瓶颈，通过整合转录组与代谢组分析，系统解析了环剥诱导不定根形成的分子调控网络。研究发现50 DAF为最佳环剥时机，筛选出PrSAUR32、PrSCL8等关键基因，并通过转基因验证其功能。该研究为木本植物无性繁殖技术提供了理论支撑和实践方案。
牡丹（Paeonia sect. Moutan）作为兼具观赏价值和经济价值的重要木本植物，其规模化繁殖一直面临技术瓶颈。传统繁殖方式如播种、嫁接等存在周期长、效率低的问题，而环剥（girdling）作为一种有效的物理处理手段，虽能促进不定根（adventitious root, AR）形成，但其内在的分子调控机制尚不明确。在此背景下，北京林业大学研究团队在《Horticultural Plant Journal》发表了整合多组学分析的研究成果，系统揭示了环剥诱导牡丹不定根形成的调控网络。
研究团队首先通过时序实验确定50天盛花期（days after flowering, DAF）为最佳环剥时机，生根率高达86.33%。通过解剖学观察发现不定根起源于愈伤组织分生结节，并明确将生根过程划分为诱导期（0 DAG）、起始期（20 DAG）和延伸期（40 DAG）三个阶段。在此基础上，研究人员采用转录组测序、广靶代谢组检测、加权基因共表达网络分析（WGCNA）等关键技术，结合转基因功能验证，构建了激素-代谢物-基因互作网络。
研究结果方面：
3.1 环剥操作流程与不定根形成的解剖学观察
通过比较不同DAF的环剥处理，发现50 DAF时生根参数最优。解剖学显示不定根起源于愈伤组织中的分生结节，40 DAG时突破表面形成完整根冠。
3.2 不定根形成过程中的转录组分析
共鉴定6,375个差异表达基因（DEGs），主要富集于植物激素信号转导和淀粉蔗糖代谢通路。AP2/ERF转录因子家族成员最多（118个），其中11个为三个比较组共有。
3.3 植物激素信号和淀粉蔗糖代谢相关DEGs
发现78个生长素相关基因动态调控，包括PrTAR2、PrYUC10等 biosynthesis 基因，PrPIN1等转运基因，以及PrSAUR32等信号基因。淀粉蔗糖代谢中75个DEGs参与蔗糖合成水解、纤维素降解等过程。
3.4 代谢物鉴定与内源激素表达
检测到1,511种代谢物，其中激素动态分析显示IAA和JA在根原基起始阶段显著积累，而IAA/ABA、IAA/GA比值在S2期达到峰值。TCA循环中间产物显著上调，氨基酸类物质下降。
3.5 转录本-代谢物共表达网络分析
WGCNA筛选出与IAA、JA等激素显著相关的基因模块，鉴定PrSCL8、PrSHR2、PrERF109等7个核心转录因子。PrSAUR32与PrSCL8表达高度相关（PCC=0.999）。
3.6 PrSAUR32和PrSCL8促进侧根和不定根发育
转基因实验表明过表达PrSAUR32和PrSCL8的拟南芥株系侧根数量增加2-3倍，不定根长度显著增长。激素检测显示转基因植株IAA和JA含量上升，IAA/DHZR比值提高。
研究结论与讨论部分强调，环剥通过调控激素平衡（特别是IAA和JA的动态变化）和糖代谢通路，激活PrSCL8、PrSAUR32等关键基因表达，从而促进不定根形成。该研究不仅建立了牡丹嫩枝环剥繁殖的技术体系，还为木本植物难生根机制解析提供了多组学整合分析范式，对园艺植物种质资源繁育具有重要实践意义。
