山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李傳友教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)植物界“再生指揮官”

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 魏海政 通訊員 胡學(xué)儉）“是什么控制著器官再生？”這是《科學(xué)》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(xué)問題中最重要的25個科學(xué)問題之一。近日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李傳友教授團(tuán)隊(duì)在植物再生領(lǐng)域研究取得重大突破，成功發(fā)現(xiàn)細(xì)胞受傷而產(chǎn)生的再生因子REF1，是引發(fā)組織修復(fù)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(zhuǎn)基因、基因編輯領(lǐng)域有巨大應(yīng)用價值。

北京時間2024年5月22日，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)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(jìn)化過程中形成了令人嘆為觀止、動物不可比擬的應(yīng)對損傷的能力，它們不但能快速激活防御反應(yīng)以抵御病蟲侵害，還能輕松自如進(jìn)行組織修復(fù)、器官乃至整個生命體的再生。

植物應(yīng)對損傷并能進(jìn)行組織修復(fù)、器官乃至整個生命體再生的機(jī)理，一直是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)，科學(xué)家們?yōu)榇碎_展了大量研究，盡管對其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理有了深入認(rèn)識，但對于植物損傷修復(fù)和器官再生的機(jī)理卻所知甚少。
據(jù)悉，小肽是一類廣泛存在于生物體內(nèi)長度通常為2-100個氨基酸的信號分子，可用于調(diào)控植物的生長發(fā)育、免疫、再生及環(huán)境適應(yīng)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(tuán)隊(duì)長期以番茄為模式，用遺傳學(xué)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(nèi)創(chuàng)造性地提出了在植物受傷反應(yīng)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(xiàn)誘發(fā)植物再生的特異性信號分子小肽，團(tuán)隊(duì)將該小肽重新命名為再生因子REF1，從而破解了困擾科學(xué)界幾個世紀(jì)的難題。

尤為重要的是，他們發(fā)現(xiàn)，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(yīng)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(zhuǎn)化的野生番茄）的再生能力和遺傳轉(zhuǎn)化效率，還可以將學(xué)界公認(rèn)難以轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化效率提高4至5倍。該研究成果為破解作物育種遺傳轉(zhuǎn)化效率低、基因型依賴等難題提供了有效的解決路徑，是實(shí)現(xiàn)種源自主可控、解決國家糧食安全的顛覆性技術(shù)突破，為我國種質(zhì)資源的創(chuàng)制和新品種的培育開創(chuàng)了全新的技術(shù)路徑。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李傳友教授團(tuán)隊(duì) 學(xué)校供圖