辣椒（Capsicum spp.）作为全球广泛种植的重要蔬菜和经济作物，不仅是餐桌上的美味调料，还富含维生素、类胡萝卜素和辣椒素等有益健康的成分。然而，辣椒的遗传改良一直面临巨大挑战，其组织培养过程存在严重的“再生障碍”，表现为再生效率低、芽形成困难且易产生畸形结构。传统的再生方法在不同辣椒基因型间效果差异大、不稳定，严重制约了基因工程育种和优良性状快速改良的进程。因此，开发一种高效、普适性强的辣椒再生技术体系，是辣椒育种和生物技术领域亟待解决的关键问题。

2025年8月，Seed Biology 在线发表了三亚中国农业科学院国家南繁研究院辣椒智能育种和热带产业创新团队题为An optimized regeneration protocol for chili peppers (Capsicum annuum L.) through genotype-specific explant and growth regulator combinations 的研究文章。

本研究聚焦于解决辣椒再生效率低下的难题，核心策略是结合基因型特异性外植体筛选和新型再生因子CaREF1肽的应用，对辣椒品种遵辣1号（Zunla-1）和CM334的再生体系进行了系统性优化。研究团队通过严谨的实验设计，详细评估了不同外植体（子叶、下胚轴、根）、多种植物生长调节剂（如IAA, 2,4-D, AgNO3, GA3, IBA）以及新型再生肽CaREF1在不同再生阶段（愈伤诱导、芽形成、芽伸长、生根）的作用效果。

重要发现：

1. CaREF1小肽的关键作用：本研究的亮点是成功将新近发现的再生因子REF1（REGENERATION FACTOR 1）应用于辣椒再生。研究证明，外源添加1 nM的CaREF1能显著提升整个再生流程的效率。

2. 基因型与外植体特异性： 研究明确了再生效果高度依赖基因型和外植体来源。Zunla-1整体表现优于CM334（尤其在芽伸长阶段）。子叶是最佳外植体来源，而下胚轴次之，根几乎无再生能力。即使使用优化的Tc2处理（IAA+CaREF1），其他测试的辣椒基因型（如ZJ6, 0818等）能诱导愈伤但未能成苗，凸显了基因型特异性，也指明了未来优化的方向。

3. 机制探究-组织学证据：显微观察为CaREF1的作用提供了直观证据。与未处理组相比，添加CaREF1的愈伤组织细胞排列更紧密、有序，细胞间间隙减少，表明其促进了细胞增殖和组织内聚力。在芽形成阶段，CaREF1处理组中观察到明显的分生组织区域和芽原基结构，细胞体积小、分裂活跃；而未处理组则缺乏这种有序的分化迹象。这解释了CaREF1如何通过改善细胞组织化和促进分化来克服再生障碍。

本研究成功建立并优化了辣椒品种Zunla-1和CM334的高效再生体系，核心突破在于将新型再生肽CaREF1整合到再生流程的关键步骤中，实现了再生效率的显著提升（Zunla-1从27.2%到55.0%，见图1）。研究不仅提供了针对特定基因型的详细、可操作的优化方案，揭示了基因型和外植体选择的重要性，更重要的是，通过组织学证据初步阐释了CaREF1通过促进细胞有序增殖和分化来克服再生障碍的潜在机制。该优化方案为辣椒（特别是Zunla-1和CM334）的基因工程育种和功能基因组研究提供了强大的技术支持。虽然再生效果存在基因型依赖性，但CaREF1的应用展现了在克服其他难再生作物组织培养障碍方面的巨大潜力，为未来拓展该技术到更广泛的辣椒基因型及其他作物奠定了基础。

图1 Zunla-1子叶再生植株比例 (%) 及再生植株生长图片

中国农业科学院蔬菜花卉研究所硕士研究生Beenish Naeem为本论文第一作者，中国农业科学院王立浩研究员和吴华茂副研究员为本文的通讯作者。我们特别感谢中国科学院遗传与发育生物学研究所的李传友研究员提供CaREF1。该研究得到了中国农科院研究生院留学生基金、南繁专项、中国农科院青创专项、国家自然科学基金青年项目、面上基金、重点基金和国家重点研发计划等项目的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.48130/seedbio-0025-0012