科学家发现促进植物再生的主要伤口信号

在5月22日发表在《细胞》杂志上的一项研究中，中国科学院遗传与发育生物学研究所的李传友教授领导的研究人员报告了他们的发现，再生因子1（REF1）是引发植物再生反应的主要局部创伤信号。这一发现为通过提高难转化作物的再生能力来提高其转化效率提供了一种方便的方法

与动物相比，植物更频繁地受到伤害，并进化出非凡的应对能力。受伤后，植物立即激活防御反应，以防止病原体感染和/或昆虫攻击。同时，植物激活细胞重编程，修复受损组织，再生丢失的身体部位

虽然植物用来激活伤口诱导的防御反应的伤口信号和信号级联已经得到了很好的理解，但伤口诱导的再生反应的分子机制仍然不清楚

尽管创伤对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创伤信号的生化性质几个世纪以来一直是个谜

此外，自然界中植物的再生能力因物种和基因型而异，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》杂志列出的125个未回答的重要问题中，“什么控制器官再生？”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的相互关联的方面，可以合理地推测，在假定的再生信号中有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，研究人员发现了一种spr9突变体，该突变体在创伤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，并消除创伤诱导的愈伤组织形成和芽再生的能力，表明spr9基因在调节创伤诱导的局部防御和器官再生中起着双重作用

此外，应用其肽产物显著提高了再生能力。因此，该肽被命名为再生因子1或REF1。

进一步的研究表明，REF1被受体PORK1感知。当植物细胞受损时，REF1与其受体PORK1结合，激活伤口诱导的细胞重编程的主要调节因子WIND1，从而启动再生反应

同时，活化的WIND1与REF1前体基因的启动子结合以激活其表达，从而扩增REF1信号传导用于组织修复和器官再生。因此，REF1作为一种植物细胞因子来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是高度保守的，REF1诱导的再生能力增强是一种广泛的机制。REF1的应用显著提高了大豆、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而通用的方法，以独立于物种和/或基因型的方式提高作物的转化效率