山东农业大学李传友团队研究成果在国际顶尖学术期刊《细胞》在线发布

山东农业大学李传友团队研究成果在国际顶尖学术期刊《细胞》在线发布

中国科学家首次发现植物再生因子

最泰安讯 “植物受伤后如何启动再生过程？”对于这一世纪性难题，中国科学家给出了创造性答案。山东农业大学李传友团队在植物再生机理研究中取得重大突破，首次鉴定到诱发植物再生的原初受伤信号分子——再生因子REF1，并系统揭示了REF1调控组织修复和器官再生的信号转导网络，同时证明了REF1在植物转基因、基因编辑领域的巨大应用价值。5月22日，这一成果在国际顶尖学术期刊《细胞》在线发布。

中国科学院院士许智宏指出，植物如何识别损伤刺激并启动组织修复和器官再生过程，是植物生命科学领域长期悬而未决的问题，植物再生因子的发现属于这一领域的标志性成果。

自然界中，动植物均有着令人叹服的自我修复能力。“植物有着动物所不可比拟的应对损伤的能力。面对损伤，植物一方面能快速激活防御反应，以避免病虫侵害和伤口感染，另一方面能轻松自如地进行组织修复和器官再生，比如常见的扦插就是植物的再生。”山东农业大学邓磊教授说。防御与再生的进行，机理何在？20世纪70年代，美国著名学者Clarence Ryan教授在番茄植物受伤反应研究中，发现了植物对机械损伤的系统性防御现象，并发现小肽信号系统素和植物激素茉莉酸通过共同的信号通路来调控植物的系统性防御反应。后来几十年，科学家们对植物这种积极系统性防御信号转导过程开展了大量研究，对其信号转导机理有了深入认识。然而，人们对于植物损伤修复和器官再生的机理却知之甚少。

1740年，人类首次发现了再生现象，但并未参透再生信号分子的化学本质。此外，植物的再生能力千差万别，并且因基因型不同而异，这极大地制约着转基因和基因编辑等突破性技术在生物育种中的巨大应用潜力。因此，《科学》杂志创刊125周年时提出的125个人类未知的重大科学问题中，“是什么调控器官再生？”被列为最重要的25个科学问题之一。李传友团队的研究创造性地回答了植物受伤后，如何启动再生过程这一世纪难题，而且为生物育种实践中提高作物遗传转化效率、打破基因型依赖提供了更便捷普适的方案。

团队长期以番茄为研究对象，用遗传学手段解析由系统素和茉莉酸共同调控的植物系统性防御信号通路，获得了一系列系统素信号通路发生变化的番茄突变体。团队从中鉴定到在防御和再生方面同时表现缺陷的突变体SPR9。基因克隆结果表明SPR9是一种小肽的前体蛋白，敲除SPR9使番茄丧失再生能力；过量表达SPR9，可显著提高番茄的再生能力。此外，外施SPR9的小肽，可以显著提高番茄再生能力。因此，研究团队将该小肽命名为再生因子REF1。

研究同时鉴定了REF1以植物细胞因子的作用模式调控再生过程。在双子叶植物和单子叶植物中，均能找到对应的REF1小肽及其受体。生物育种所用到的基因编辑工具的适用范围取决于植物的再生能力，外施REF1可以将学界公认难以转化的大豆、小麦和玉米等作物的再生能力提高6至9倍，遗传转化效率提高4至5倍，这就可以更好地发挥基因编辑工具在改良作物上的作用。

《细胞》是生命科学领域世界顶级学术期刊，与《自然》《科学》并列为全球三大顶尖学术期刊。团队研究成果得到学术界高度评价，中国科学院院士种康说：“植物再生因子REF1的发现和利用，对我国用好基因编辑这把剑，打赢种业翻身仗、加快国家生物育种产业化步伐意义重大。”

记者: 郑凯