体细胞胚胎发生是欧洲云杉（Picea abies (L.)）等重要针叶树种大规模无性繁殖最具潜力的技术，而体细胞胚胎发生诱导产生的胚性愈伤组织（ET）在长期继代培养过程中容易降低或丧失其胚胎发育潜能并增加其遗传变异概率。超低温保存是一种经济、可靠的长期保存ET，维持其胚性的关键技术。山梨醇、DMSO是被广泛使用于针叶树ET细胞的冷冻保存剂，而关于冷冻保护剂在超低温保存预处理（CPT）过程中诱导的渗透胁迫响应机制尚不清楚。
我所珍贵树种遗传改良课题组使用不同浓度山梨醇、DMSO组合的CPT处理欧洲云杉ET，发现CPT可提高ET溶液热稳定性，但处理间复性生长量差异显著。选择有代表性的T3、T6（两种溶液热稳定性相似但复性生长量差异大的CPT）做进一步研究，发现该两种CPT均能诱导ET细胞周期由G1向G2期转移，处理间细胞活性差异大。利用Illumina测序平台对T3和T6处理过程（未经CPT为对照、T3/T6处理4、24、48 h及添加DMSO为处理组样品）的27个样本进行RNA-seq测序，分析发现冷冻保护剂诱导的早期（4 h）分子响应十分关键，WGCNA 结果表明PaMYB11是早期响应（T6-4）关键模块的hub基因之一，可能在该过程发挥重要作用。因此，本研究进一步创制欧洲云杉PaMYB11 RNAi细胞系，证实了PaMYB11上调表达是ET在CPT过程存活的必要条件。本研究为欧洲云杉ET应对CPT诱导的渗透胁迫分子响应机制提供了新的认识，也为开发更有效的针叶树体胚材料超低温保存方法、进一步扩大其产业化应用提供了思路。
相关研究结果以题为“Integrated transcriptome and physiological analysis reveal the molecular mechanism of the osmotic-responses induced by cryoprotectants in Norway spruce embryogenic tissue”在线发表于Industrial Crops & Products，我所博士研究生胡继文和林木遗传育种全国重点实验室朱天擎助理研究员为该论文的共同第一作者，我院首席科学家王军辉研究员为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委员会青年科学基金（31901288）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（CAFYBB2019ZX001）的资助。（胡继文/林业所）
图1：欧洲云杉ET T3和T6处理过程DEG的WGCNA分析
图2：PaMYB11 RNAi和对照细胞系T6处理后细胞活性及冻存后复性生长