植物所發現植物離體再生中控制愈傷形成的關鍵因子

　　植物的離體再生體系在許多物種中已經相當成熟，被廣泛應用于農業生產和基因改良領域已有半個世紀的歷史。愈傷誘導作為這個體系的起始步驟，長期以來被認為是植物體細胞脫分化的過程，而植物激素生長素在這個過程中起著關鍵的作用。然而，愈傷發生的分子機制長期以來困擾著科學家，其主要原因之一是控制植物愈傷發生過程的關鍵因子一直沒有被發現。

　　中科院植物研究所胡玉欣研究組以擬南芥為材料，發現了4個LBD（LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN）轉錄因子是生長素誘導愈傷形成的關鍵因子。這些轉錄因子位于生長素信號通路中ARFs (Auxin Response Factors)的下游，在愈傷誘導培養基上異位高表達。在擬南芥中高表達LBD基因能夠引起器官在無外源生長素的培養基上自發產生愈傷組織（圖1A），而LBD基因功能缺失后，嚴重抑制了生長素誘導愈傷的發生過程（圖1B）。通過根干細胞特異基因的表達發現，LBD控制的愈傷發生模擬了生長素誘導的愈傷發生過程，是通過異位激活側根發生的信號通路實現的。

　　上述研究發現了LBD轉錄因子是植物離體再生中控制愈傷形成的關鍵因子，建立了植物再生體系中生長素信號通路和愈傷誘導的分子聯系（圖2），將有助于進一步理解植物細胞全能性的控制機制和動植物細胞多能性調控的進化聯系。

　　相關研究論文LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN transcription factors direct callus formation in Arabidopsis regeneration已于4月17日在《細胞研究》（Cell Research）在線發表（DOI:10.1038/cr.2012.63）。胡玉欣研究組博士生范明珠和助理研究員徐重益博士為該論文的共同第一作者。

　　該研究得到了科技部重大科學研究計劃項目和國家自然科學基金的資助。

　　圖1. LBD基因控制愈傷的發生。A: 轉基因Pro35S:LBD16 T1代植株形成了強（S）、中（I）和弱（W）的愈傷表型，圖為10天和30天幼苗的表型。B：5天的WT，lbd16-2和Pro35S:LBD16:SRDX (LBD16:SRDX)幼苗移到0.2μg/ml 2,4-D的愈傷誘導培養基（CIM）上12天愈傷的表型和數據統計。

　　圖2. LBD轉錄因子介導愈傷發生的信號途徑。當外植體被培養在CIM培養基上時，CIM中高濃度的生長素持續的誘導ARF轉錄因子下游的LBDs基因在多個器官中異位表達，這些LBDs基因協同作用通過側根發育通路產生了愈傷，最終賦予了細胞多能性的特征。