上海生科院揭示植物根从头再生的机制

根从头再生的分子与细胞学模型

2014年3月，中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所黄海研究组在Plant Cell 杂志发表题为WOX11 and 12 Are Involved in the First-Step Cell Fate Transition during de Novo Root Organogenesis in Arabidopsis 的研究论文，揭示植物根从头再生过程中的分子与细胞学框架。 

高等植物在受到损伤后可以通过三种主要方式进行再生：组织再生，器官从头再生和体细胞胚再生。“器官从头再生”是指离体或受伤的植物体从头再生出不定根、不定芽和愈伤组织的过程。这是植物再生的主要方式，也被广泛运用于农业生产，如组织培养和扦插等技术。 

这项研究发展了一套研究根从头再生的方法。将模式植物拟南芥的离体叶片放置于不添加外源激素的B5培养基，完全依靠离体叶片内源激素再生出不定根。研究者观察到离体叶片中内源生长素迅速聚集在伤口附近的原形成层中，并激活了WOX11转录因子基因的表达，促使发生“第一步细胞命运转变”，即叶原形成层细胞转变为根母细胞。接着，WOX11激活了LBD基因的表达，促使细胞分裂并发生“第二次细胞命运转变”，即从根母细胞转变为根原基细胞。这两步细胞命运转变完成了叶片的原形成层干细胞转变为不定根原基，实现了再生。另外，此项研究还证实，叶片再生愈伤组织的过程与根从头再生过程极为类似，愈伤组织的细胞学本质是一团在外源激素刺激下快速分裂的根原基。 

此项研究得到了科技部“973”计划的支持。