The Influencing Factors of In Vitro Regeneration and Bulblet Enlargement of Two Ploidy Lilium longiflorum.
Plants (Basel) · 2026 · 15 · PMID 42122848 · 등급6 세포·모델 in vitro · 농업과 정책 > 기타·종설 · 세포
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Lilium longiflorum은 습하고 더운 환경에 대한 내성과 좋은 향기로 인해 가치가 높은 2배체 백합 종이다. 그러나 낮은 내한성과 낮은 구근 형성 능력으로 인해 재배가 제한적이다. 이러한 결함을 극복하기 위해, 본 연구실에서는 이전에 체세포 배가(somatic doubling)를 통해 자가사배체(autotetraploids)를 생성하였다. 두 개체의 생식 효율을 높이기 위해, 본 연구에서는 시험관 내 재생 및 구근 비대화 프로토콜을 최적화하였다. 우리는 다양한 식물 생장 조절제와 자당 농도, 그리고 탄수화물 대사 및 호르몬 신호 전달과 관련된 유전자 발현의 영향을 분석하였다. 결과적으로 상이한 재생 경로가 밝혀졌다: 2배체는 직접적인 기관 발생(최적 배지: MS + 30 g/L 자당 + 0.5 mg/L 6-BA + 0.2 mg/L NAA + 1.0 mg/L 글리포세이트)을 선호한 반면, 4배체는 TDZ 유도성 캘러스 경로(1/2 MS + 30 g/L 자당 + 1.0 mg/L NAA + 0.2 mg/L TDZ)를 통해 번성하였다. 구근 비대화 과정에서, 2배체는 주로 IBA에 의해 조절되었고 증식 경향을 보였으며(최적 비대화 배지: MS + 60 g/L 자당 + 2.0 mg/L IBA), 4배체는 자당에 민감했으며 단일 구근의 비대화를 우선시하였다(MS + 60 g/L 자당 + 0.5 mg/L IBA + 0.1 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L CPPU). qRT-PCR 결과, LlAGPS1, LlGBSSI, LlSWEET15, LlMYC2, 및 LlSAUR32가 급속한 비대화 기간(24–36일) 동안 4배체에서 높게 발현되었으며 이는 구근 비대화에 관여함을 시사하였고, 반면 2배체에서 상향 조절된 LlSUS4와 LlCWIN3는 증식과 연관되었다. 본 연구는 고품질 L. longiflorum 구근의 산업적 번식을 위한 실용적인 기술 참고 자료를 제공하며, Lilium에서의 배수 의존적 발달을 이해하기 위한 이론적 토대를 제공한다.ORIGINAL ABSTRACT
Lilium longiflorum is a diploid lily species valued for its tolerance to humid-hot environments and pleasant fragrance. However, its poor cold hardiness and low bulb-forming capacity limit its cultivation. To overcome these deficiencies, autotetraploids were previously generated in our laboratory via somatic doubling. In order to expand the reproductive efficiency of the two, this study optimized in vitro regeneration and bulblet enlargement protocols. We analyzed the effects of various plant growth regulators and sucrose concentrations, alongside the expression of genes related to carbohydrate metabolism and hormone signaling. Results revealed divergent regenerative pathways: diploids favored direct organogenesis (optimal medium: MS + 30 g/L sucrose + 0.5 mg/L 6-BA + 0.2 mg/L NAA + 1.0 mg/L glyphosate), whereas tetraploids thrived via a TDZ-induced callus pathway (1/2 MS + 30 g/L sucrose + 1.0 mg/L NAA + 0.2 mg/L TDZ). During bulblet enlargement, diploids were predominantly regulated by IBA and prone to proliferation (optimal enlargement medium: MS + 60 g/L sucrose + 2.0 mg/L IBA), while tetraploids were sucrose-sensitive and prioritized single-bulb hypertrophy (MS + 60 g/L sucrose + 0.5 mg/L IBA + 0.1 mg/L 6-BA + 0.1 mg/L CPPU). qRT-PCR indicated that LlAGPS1, LlGBSSI, LlSWEET15, LlMYC2, and LlSAUR32 were highly expressed in tetraploids during rapid enlargement (24-36 d), suggesting a role in bulb hypertrophy, whereas upregulated LlSUS4 and LlCWIN3 in diploids correlated with proliferation. The study provides a practical technical reference for the industrialized propagation of high-quality L.longiflorum bulbs and provide a theoretical foundation for understanding ploidy-dependent development in Lilium.| 저자 | Chen, N.; Wu, X.; Wang, K.; Ren, Y.; Jin, Z.; Jia, G. |
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| 저널 | Plants (Basel, Switzerland) |
| 권·호·쪽 | 15(9) |
| PMID | 42122848 |
| DOI | 10.7717/peerj.1837 |