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　　強(qiáng)大的再生能力是植物適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境所必需的生存技能之一。受傷離體的枝條或葉片掉落在濕潤(rùn)的土壤表面后，植物能夠在傷口處快速再生不定根，繼而生存下去。
　　“受傷”是引發(fā)再生的原因，但傷口信號(hào)如何控制再生，目前知之甚少。
　　近日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所研究員徐麟團(tuán)隊(duì)聯(lián)合南通大學(xué)、美國(guó)佐治亞大學(xué)、中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)，揭示了植物再生的傷口信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表于《自然—植物》。
　　“無(wú)心插柳柳成蔭”
　　植物再生是指植物受到傷害后，可以進(jìn)行自我修復(fù)或自我替換（再生出各種器官）的過(guò)程，它是一種自然現(xiàn)象。徐麟在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示：“植物再生與動(dòng)物的再生能力很像，如壁虎斷尾、皮膚傷口愈合等。有些時(shí)候，植物的再生能力比動(dòng)物還強(qiáng)大。”
　　折下一枝柳條，插在土壤里，它可以長(zhǎng)成一棵柳樹(shù)?！斑@是因?yàn)椴宓酵寥乐械牧鴹l的傷口基部，會(huì)長(zhǎng)出很多根，長(zhǎng)了根的柳條就會(huì)生存下去，這就是根再生?！毙祺胫赋?，將這種根再生的現(xiàn)象運(yùn)用到農(nóng)業(yè)技術(shù)中，就是扦插。
　　因此，研究人員利用植物根再生特性，建立了有效的再生體系。他們將模式植物擬南芥的離體葉片放置于濕潤(rùn)的、不添加外源激素的培養(yǎng)基表面，完全依靠離體葉片內(nèi)源激素，可以在傷口處自發(fā)再生不定根。
　　“該再生體系再生效率高、不添加任何激素、便于觀察，是研究傷口信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的有效體系。”徐麟說(shuō)。
　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授趙毓告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，合適的植物材料和有效實(shí)驗(yàn)體系的選用對(duì)研究植物再生機(jī)制非常重要。“本研究所用的再生體系相對(duì)簡(jiǎn)單且操作方便，培養(yǎng)基比較單純，可以很明顯地觀察植物再生過(guò)程中的結(jié)構(gòu)層次，是發(fā)現(xiàn)植物再生相關(guān)機(jī)制的關(guān)鍵基礎(chǔ)?！?br/>　　傷口信號(hào)的“待命”、激活和關(guān)閉
　　徐麟介紹，研究植物再生現(xiàn)象非常重要的一個(gè)科學(xué)問(wèn)題是“為什么傷口是激發(fā)再生現(xiàn)象的主要?jiǎng)恿Α薄?br/>　　傷口是一把“雙刃劍”：一方面，傷口可能對(duì)植物產(chǎn)生致命傷害；另一方面，傷口也會(huì)激發(fā)生命體繼續(xù)存活下去的意志?！耙虼耍参餅榈挚箓?，一定會(huì)釋放一種信號(hào)，激發(fā)再生過(guò)程?！毙祺胝f(shuō)。
　　以擬南芥離體葉片再生體系為研究模型，研究人員發(fā)現(xiàn)，傷口產(chǎn)生后，葉片內(nèi)部會(huì)暴發(fā)一種重要的傷口激素——茉莉素。茉莉素能夠通過(guò)一系列的分子轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制并協(xié)同表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，激活生長(zhǎng)素的合成，促進(jìn)葉片中生長(zhǎng)素的積累。高濃度生長(zhǎng)素可以促使傷口處干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦?xì)胞，從而發(fā)育成不定根。
　　“其實(shí)，在傷口產(chǎn)生之前，植物體就處于隨時(shí)‘待命’的狀態(tài)。因?yàn)閭谛盘?hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過(guò)程非常迅速，幾分鐘到兩個(gè)小時(shí)之內(nèi)必須完成?！毙祺胙a(bǔ)充說(shuō)。
　　這個(gè)“待命”的狀態(tài)受表觀遺傳調(diào)控機(jī)制所控制。在傷口產(chǎn)生前，生長(zhǎng)素合成通路重要基因ASA1被表觀修飾，使ASA1處于“待命”狀態(tài)。傷口產(chǎn)生10分鐘內(nèi)，葉片快速積累茉莉素，并在2小時(shí)內(nèi)開(kāi)啟激活生長(zhǎng)素合成的分子通路。
　　值得一提的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)，過(guò)強(qiáng)的傷口信號(hào)會(huì)抑制根再生過(guò)程。產(chǎn)生傷口2小時(shí)后，茉莉素會(huì)在離體葉片中消失，從而關(guān)閉傷口信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。
　　用“傷口”服務(wù)“再生”
　　很早以前，人們就開(kāi)始在農(nóng)業(yè)技術(shù)中利用植物再生，如組織培養(yǎng)、扦插、嫁接等，擴(kuò)大或加速植物繁殖，同時(shí)又能保持繁殖體原有的優(yōu)良品質(zhì)。
　　據(jù)介紹，植物再生的傷口信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)是新興領(lǐng)域，目前對(duì)其認(rèn)識(shí)仍然有限。傷口不僅可以促進(jìn)離體葉片產(chǎn)生生長(zhǎng)素，也能影響再生干細(xì)胞重編程。
　　“因此，只有了解了植物再生現(xiàn)象及其背后的分子機(jī)制，我們才能進(jìn)一步改良再生方法，革新相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)。”徐麟告訴記者。
　　此外，趙毓認(rèn)為，傷口信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的研究對(duì)藥用植物栽培、觀賞園藝、保護(hù)稀有品種、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等同樣具有重要意義。
　　“比如在培育藥用植物時(shí)，子代繁殖通常會(huì)造成有效成分含量降低，而再生體系的應(yīng)用使藥用植物始終是親代繁殖，保證了有效成分的水平。”趙毓說(shuō)。
　　徐麟表示，下一步課題組希望在理論方面全面構(gòu)建植物再生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子網(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上，嘗試?yán)脗谛盘?hào)改進(jìn)植物再生技術(shù)。
　　（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2019-04-30 第1版 要聞)