山東農業(yè)大學李傳友教授團隊發(fā)現植物界“再生指揮官”

中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 魏海政 通訊員 胡學儉）“是什么控制著器官再生？”這是《科學》雜志在2005年創(chuàng)刊125周年之際提出的125個人類未知的重大科學問題中最重要的25個科學問題之一。近日，山東農業(yè)大學李傳友教授團隊在植物再生領域研究取得重大突破，成功發(fā)現細胞受傷而產生的再生因子REF1，是引發(fā)組織修復和器官再生的原初受傷信號分子，在植物再生中發(fā)揮了巨大作用，并在植物轉基因、基因編輯領域有巨大應用價值。

北京時間2024年5月22日，國際頂尖學術期刊《細胞》在線發(fā)布這一成果。在大自然中，無法移動的植物，在長期進化過程中形成了令人嘆為觀止、動物不可比擬的應對損傷的能力，它們不但能快速激活防御反應以抵御病蟲侵害，還能輕松自如進行組織修復、器官乃至整個生命體的再生。

植物應對損傷并能進行組織修復、器官乃至整個生命體再生的機理，一直是科學家關注的焦點，科學家們?yōu)榇碎_展了大量研究，盡管對其信號轉導機理有了深入認識，但對于植物損傷修復和器官再生的機理卻所知甚少。
據悉，小肽是一類廣泛存在于生物體內長度通常為2-100個氨基酸的信號分子，可用于調控植物的生長發(fā)育、免疫、再生及環(huán)境適應性，為糧食作物的育種改良提供了巨大的基因資源。李傳友團隊長期以番茄為模式，用遺傳學手段解析植物系統(tǒng)性防御信號通路，獲得了一系列系統(tǒng)素信號通路發(fā)生變化的番茄突變體，在世界范圍內創(chuàng)造性地提出了在植物受傷反應中防御功能與再生功能是密不可分的這一全新理念，首次發(fā)現誘發(fā)植物再生的特異性信號分子小肽，團隊將該小肽重新命名為再生因子REF1，從而破解了困擾科學界幾個世紀的難題。

尤為重要的是，他們發(fā)現，REF1的作用在植物界是保守的，幾乎在所有雙子葉植物和單子葉植物中都能找到對應的REF1小肽及其受體。外施REF1不僅可以顯著提高番茄（包括一些難以轉化的野生番茄）的再生能力和遺傳轉化效率，還可以將學界公認難以轉化的大豆、小麥和玉米等作物的再生能力提高6至9倍，遺傳轉化效率提高4至5倍。該研究成果為破解作物育種遺傳轉化效率低、基因型依賴等難題提供了有效的解決路徑，是實現種源自主可控、解決國家糧食安全的顛覆性技術突破，為我國種質資源的創(chuàng)制和新品種的培育開創(chuàng)了全新的技術路徑。

山東農業(yè)大學李傳友教授團隊 學校供圖