植物具备一种独特的再生能力，能够从体细胞完全再生。这意味着一个普通的细胞，通常不参与繁殖，能够重新生成。这个过程涉及到从头形成一个茎尖分生组织(SAM)，并产生侧面器官，这是植物重建的关键。
在细胞层面上，SAM的形成受到正调控因子和负调控因子（基因/蛋白分子）的严格调控，它们分别诱导或限制茎的再生。那么，哪些分子参与其中呢？是否还有其他尚未被发现的调控层面呢？
为了寻找这些问题的答案，日本奈良科学技术研究所(NAIST)的研究小组对拟南芥（常用于基因研究的植物）进行了研究。他们的研究成果发表在《科学进展》杂志上，发现并描述了芽再生的一个关键负调节因子。
研究表明，wuschelr相关的HOMEOBOX 13 (WOX13)基因及其蛋白通过作为转录抑制因子，促进愈伤组织细胞的非分生组织功能，从而影响再生效率。
“寻找提高植物茎部再生效率的策略已经进行了很长时间，但由于相关调控机制尚不明确，进展一直受到阻碍。我们的研究通过定义一种新的细胞命运规范途径填补了这一空白，”首席研究员Momoko Ikeuchi解释道。
该团队之前的研究已确定WOX13在移植后组织修复和器官粘附中的作用。因此，他们首先使用两步组织培养系统测试了该基因在控制wox13拟南芥突变体（wox13功能失调的植物）中的潜在作用。
表型和成像分析显示，缺乏WOX13的植株的茎再生速度加快（快3天），而诱导WOX13表达的植株的茎再生速度较慢。此外，在正常植物中，WOX13在SAM中的局部表达水平降低。这些结果表明，WOX13对茎部再生具有负调控作用。
为了验证他们的发现，研究人员在多个时间点使用RNA测序比较了wox13突变体和野生型（正常）植物。在诱导愈伤组织的条件下，WOX13的缺失并未显著改变拟南芥基因的表达。然而，在芽诱导条件下，wox13突变诱导的改变显著增强，导致芽分生组织调节基因上调。
有趣的是，在突变植物中，这些基因在WOX13过表达的24小时内被抑制。总体而言，他们发现WOX13抑制了茎分生组织调节因子的一个子集，同时直接激活了参与细胞扩增和细胞分化的细胞壁修饰基因。随后，基于石英-seq2的单细胞RNA测序(scRNA-seq)证实了WOX13在多能愈伤组织细胞命运中的关键作用。
该研究强调，与其他已知的茎再生负调控因子（仅阻止愈伤组织向SAM转变）不同，WOX13通过促进获取替代命运来抑制SAM规范。它通过与调节因子WUS相互抑制的调控回路实现这种抑制，转录抑制WUS和其他SAM调节因子，诱导细胞壁修饰因子，促进非分生细胞的命运。
因此，WOX13是再生效率的主要调节因子。“我们的研究结果表明，敲除WOX13可以促进芽命运的获取，提高芽调控效率。这意味着WOX13基因敲除可以作为农业和园艺的一种工具，促进组织培养介导的作物新生芽再生，”Ikeuchi总结道。
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希望本篇文章《植物再生的奥秘被揭示》能对你有所帮助！
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