轻木（Ochroma pyramidale）被誉为“世界上密度最低的商品木材”，其气干密度仅0.10–0.15 g/cm³，比我们熟知的泡桐、巴尔萨木还要轻。这种独特的超轻特性，使其在航空航天、船舶制造、建筑装饰和高端包装等领域具有不可替代的应用价值。

然而，轻木的自然繁殖面临诸多限制：种子萌发受环境影响大、幼苗易受病虫害侵袭、扦插生根困难。这些问题严重制约了轻木优质种苗的规模化繁育和遗传改良进程。

2026年6月，中国科学院西双版纳热带植物园杨永平/杨云强/孔祥翔团队在 《Plant Growth Regulation》 发表研究，成功建立了轻木高效的离体再生与微繁体系，并通过转录组分析揭示了芽和根器官发生的潜在基因调控网络，为这一珍稀速生树种的遗传转化和基因编辑奠定了重要基础。

1. 再生体系建立：从外植体到完整植株

研究团队以轻木种子萌发的幼苗为材料，取带芽茎段作为外植体，系统筛选了最适合不定芽诱导和生根的培养基配方。

不定芽诱导方面，团队比较了三种不同激素组合的WPM培养基：

· B1培养基（0.3 mg/L 6-BA + 0.05 mg/L NAA）：外植体生长弱、愈伤化严重

· B2培养基（0.5 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA）：芽诱导率仅10.32%

· B3培养基（1.0 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L NAA + 0.02 mg/L TDZ）：芽诱导率19.84%，芽数最多、褐化率最低

B3培养基中极低浓度TDZ（0.02 mg/L）与6-BA的协同作用是关键——TDZ作为一种高效苯脲类细胞分裂素类似物，在低浓度下可打破顶端优势、促进侧芽生长，而过量则会导致愈伤过度增殖和遗传变异。

生根诱导方面，团队测试了三种含IBA和NAA组合的1/2 MS培养基：

· R1（0.1 mg/L IBA + 0.1 mg/L NAA）：生根率55%

· R2（0.3 mg/L IBA + 0.2 mg/L NAA）：生根率90%

· R3（0.1 mg/L IBA + 0.5 mg/L NAA）：生根率60%

R2培养基的生根率显著优于其他处理，且根系最长、根数最多，植株移栽成活率高达90.48%。

2. 关键创新：H1预培养基——茎粗化处理显著提升再生效率

研究团队发现了一个容易被忽视但至关重要的细节：种子萌发后直接取材的幼苗过于纤细，外植体脆弱，后续芽生长缓慢。为解决这一问题，团队在种子萌发阶段设计了两种“茎粗化”预培养基：

· H1（0.1 mg/L NAA + 0.3 mg/L TDZ）：显著增加茎粗、缩短下胚轴

· H2（0.5 mg/L NAA + 3 mg/L TDZ）：效果次之

经过H1预培养的幼苗，茎粗增加、下胚轴缩短、植株健壮。将其作为外植体来源后：

· 芽诱导率从19.84%提升至80.16%

· 平均芽数从2.20增至4.56

· 平均根数从3.83增至5.90

· 移栽成活率从60.31%提升至90.48%

这一“H1+B3+R2”三阶段方案构成了完整的轻木高效再生体系。

🧬 分子机制探索：再生相关同源基因的鉴定与表达

团队基于拟南芥中已解析的芽再生基因调控网络，在轻木基因组中鉴定出18个芽再生相关的同源基因，并通过RT-qPCR分析了它们在茎、叶、芽三种组织中的表达模式。

3. 关键发现：

· WUS、WOX11、SCR、CUC2、PLT1、ESR1、ESR2、ATH1等基因在芽组织中特异性高表达，提示它们在轻木芽器官发生中扮演核心角色

· WUS-CLV3反馈调控环在轻木芽中活跃，维持茎尖分生组织的干细胞稳态

· PLT家族基因在芽和茎中均有高表达，可能参与多能性获得

根再生转录组分析（比较生根前和生根后15天）鉴定出11,862个差异表达基因（7,780上调，4,082下调）。GO和KEGG富集分析表明，上调基因显著富集于：

· 侧根形成、细胞分裂、木质部发育等根发育相关条目

· 生长素生物合成、生长素信号响应、生长素运输等植物激素相关通路

· 植物激素信号转导、苯丙烷生物合成、MAPK信号通路等KEGG通路

RT-qPCR时间梯度分析（0、4、7、14天）进一步揭示了根再生的基因表达动态：

· ARF、WIND1、YUC1在诱导早期（4天）即被激活

· PLT1、WOX5、WOX7、SHR在中期（7天）开始上调

· LBD16、LBD17、LBD29在后期（14天）显著激活

基于这些结果，团队提出了轻木根再生的潜在调控通路：生长素→ARF→WOX→LBD转录级联作为核心驱动路径，在根器官发生中被激活。

4. 总结与行业意义

再生体系的建立：该研究首次为轻木建立了完整的离体再生与微繁体系（H1+B3+R2组合），芽诱导率达80.16%、生根率90%、移栽成活率90.48%。茎预培养（H1）对再生效率的提升是该体系的关键创新，这一策略也为其他木本植物的再生体系优化提供了思路。

分子机制的揭示：通过系统鉴定芽和根再生的同源基因及其表达动态，该研究揭示了轻木再生过程中保守的基因调控网络，为后续利用基因编辑技术改良轻木的生长速度、木材密度、抗逆性等性状奠定了分子基础。

转化体系的前景：高效的离体再生体系是遗传转化的前提。该体系的建立为轻木的农杆菌介导遗传转化和CRISPR基因编辑提供了稳定的受体材料平台，有望加速这一珍稀速生树种的分子育种进程。

5. 原文信息： Wang J., Li H., Wu S., et al. Efficient in vitro regeneration and gene regulation of shoot and root organogenesis in Ochroma pyramidale. Plant Growth Regulation, 2026, 106: 67. DOI: 10.1007/s10725-026-01486-9

唯可（青岛）生物科技有限公司持续关注木本植物离体再生与遗传转化领域的前沿进展，致力于为科研工作者提供最新的行业动态与技术解读。