近日，北京林业大学生物科学与技术学院/林木遗传育种全国重点实验室康向阳教授团队以题为 “Synchronization Based on Precise Cell Cycle Progression Identification to Enhance Tetraploid Induction in ‘84K’ Poplar” 于《Plant Cell Reports》杂志发表四倍体高效诱导技术研究论文。该论文提出了一种基于细胞周期同步化处理提高杨树四倍体诱导效率的方法。

离体培养细胞发生发育的不同步性是影响体细胞染色体加倍诱导四倍体效率的关键瓶颈之一。5-氨基尿嘧啶（5-AU）作为一种细胞周期抑制剂，可干扰DNA合成，阻滞细胞增殖周期，从而提高分化培养细胞发育周期的同步化。论文首先通过流式细胞术和 EdU荧光标记追踪了银腺杨‘84K’（Populus alba × P. glandulosa）离体分化培养条件下的细胞增殖周期，研究结果表明，S期细胞数量在分化培养2-3天达到峰值，而G2/M期从第4天开始出现，从而确定了同步化处理的窗口期位于分化培养2-3天。进一步利用彗星试验等方法评估了5-AU的耐受性，发现在浓度超过1.7mM时，DNA断裂显著增加；而浓度低于1.3mM时，DNA 损伤相对较低，但同步化效率欠佳；确定1.5mM为诱导细胞同步化的最佳浓度（图1）。在采取5-AU同步化处理的基础上，施加秋水仙碱溶液诱导银腺杨‘84K’离体培养叶片不定芽原基细胞染色体加倍，获得了平均高达40.9%的四倍体诱导率，证明基于细胞周期同步化处理能够显著提高体细胞染色体加倍的四倍体诱导效率，为植物多倍体诱导提供了一种有效技术方法。

图1. 不同 5-AU 浓度对细胞周期同步化效果的影响（A、B）；同对照组相比1.5mM的5-AU处理对细胞周期的影响，EdU荧光标记（C）,流式细胞测定（D）与统计（E）

北京林业大学生物科学与技术学院博士研究生凌傲宇为论文第一作者，康向阳教授与张平冬教授为论文的共同通讯作者。此外，杜康讲师、夏宇飞博士后、以及博士研究生金亦佳、江慎秀、舒江海等也为该项研究做出重要贡献。研究得到了“十四五”国家重点研发计划课题“林木四倍体高效诱导技术研究”（2021YFD2200104）的支持。

链接DOI：https://doi.org/10.1007/s00299-025-03615-6

作者：凌傲宇

审核：杜庆章