我國科學(xué)家揭示植物再生新機(jī)制

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李傳友教授團(tuán)隊(duì)在植物再生領(lǐng)域研究取得重要成果。該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞受傷而產(chǎn)生的再生因子REF1，是引發(fā)組織修復(fù)和器官再生的原初受傷信號(hào)分子。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將為植物基因研究領(lǐng)域帶來顯著應(yīng)用價(jià)值。

細(xì)胞損傷是觸發(fā)動(dòng)植物啟動(dòng)再生程序的原初物理誘因。20世紀(jì)70年代，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)小肽信號(hào)系統(tǒng)素和植物激素茉莉酸通過共同的信號(hào)通路來調(diào)控植物的系統(tǒng)性防御反應(yīng)。隨后的研究中，科學(xué)界對植物系統(tǒng)性防御的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制有了深入認(rèn)識(shí)，但對植物損傷修復(fù)和器官再生的機(jī)制了解不多。

李傳友教授團(tuán)隊(duì)長期以番茄為研究對象，用遺傳學(xué)手段解析由系統(tǒng)素和茉莉酸共同調(diào)控的植物系統(tǒng)性防御信號(hào)通路。經(jīng)過多年研究，研究團(tuán)隊(duì)在一系列系統(tǒng)素信號(hào)通路發(fā)生變化的番茄突變體中，鑒定出一個(gè)在防御和再生方面同時(shí)表現(xiàn)缺陷的突變體。

在對這一突變體的后續(xù)研究和對比實(shí)驗(yàn)中，研究人員確認(rèn)了一種小肽的關(guān)鍵作用——外源施加這一小肽可顯著提高番茄的再生能力。研究團(tuán)隊(duì)遂將其命名為再生因子REF1。再生因子REF1調(diào)控植物再生的過程，包括受體蛋白的識(shí)別、轉(zhuǎn)錄激活細(xì)胞重編程調(diào)控因子、進(jìn)一步放大REF1信號(hào)等，都得到研究證實(shí)。

以再生因子REF1切入，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)在植物界，REF1小肽及其受體廣泛分布在雙子葉植物和單子葉植物中。外施REF1不僅可以顯著提高番茄再生能力和遺傳轉(zhuǎn)化效率，還可以將大豆、小麥和玉米等作物的再生能力、遺傳轉(zhuǎn)化效率提高數(shù)倍。這為生物育種中解決作物遺傳轉(zhuǎn)化效率低等瓶頸問題，提供了便捷、普適的方案。