科学家发现促进植物再生的初级伤口信号
5月22日，中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友教授团队在《细胞》杂志发表研究成果，发现再生因子1(REF1)是启动植物再生反应的主要局部伤口信号。该发现为通过提高难以转化作物的再生能力来提高其转化效率提供了一种便捷的方法。
与动物相比，植物更容易受伤，而且已经进化出非凡的应对能力。受伤后，植物会立即启动防御反应，以防止病原体感染和/或昆虫攻击。与此同时，植物会启动细胞重编程，修复受损组织并再生失去的身体部位。
虽然人们已经充分了解植物用于激活伤口诱导防御反应的伤口信号和信号级联，但伤口诱导再生反应背后的分子机制仍不清楚。尽管伤口对于启动各种类型的器官再生至关重要，但控制这一过程的假定局部伤口信号的生化性质几个世纪以来一直是个谜。此外，自然界植物的再生能力在物种和基因型之间差异很大，这是充分发挥遗传转化和基因组编辑技术在作物育种中的潜力的主要障碍之一。因此，在《科学》杂志发表的 125 个重要未解问题中，“是什么控制着器官再生?”被选为前 25 个问题之一。
考虑到再生和防御是植物伤口反应中相互关联的方面，可以合理地推测，假定的再生信号缺陷的番茄突变体将表现出受损的再生能力和受损的防御反应。
基于这一原理，研究人员鉴定出一个spr9突变体，它在伤口诱导的防御反应和再生反应中都有缺陷。spr9主要影响局部防御反应，并消除伤口诱导的愈伤组织形成和芽再生的能力，这表明SPR9基因在调控伤口诱导的局部防御和器官再生方面起着双重作用。
基因克隆研究表明，SPR9基因编码一种肽的前体，SPR9的缺失会破坏番茄的再生能力，而SPR9的过表达则会增强番茄的再生能力。
而且，使用其肽产物后，再生能力大幅提升，因此，这种肽被命名为再生因子1(REGENERATION FACTOR1)，简称REF1。
进一步的研究表明，REF1 被受体 PORK1 感知。当植物细胞受伤时，REF1 与其受体 PORK1 结合，激活 WIND1(伤口诱导细胞重编程的主要调节因子)，从而启动再生反应。
同时，激活的 WIND1 会与 REF1 前体基因的启动子结合，激活其表达，从而放大 REF1 信号，促进组织修复和器官再生。因此，REF1 充当植物细胞因子，协调伤口诱导的器官再生。
由于REF1及其受体在双子叶植物和单子叶植物中都高度保守，REF1诱导的再生能力增强是一种普遍存在的机制。REF1的应用已显著提高了大豆、小麦和玉米等几种难以转化的作物的转化效率。
REF1的发现不仅回答了植物如何启动器官再生这一长期存在的问题，而且提供了一种方便、通用的以不依赖于物种和/或基因型的方式提高作物转化效率的方法。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和泰山番茄创新研究院的资助。
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