山东农大揭示激素调控植物干细胞的机理

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植物也有干细胞，而且和动物干细胞一样，在一定条件下可以分化成多种功能细胞，是高等生物生长发育的细胞来源。近日，山东农业大学教授张宪省带领的研究团队就在植物干细胞领域研究取得重大突破，揭示了激素调控植物干细胞活动的分子机理。6月2日，国际植物学领域顶级学术期刊《植物细胞》以《B类细胞分裂素响应因子通过对WUSCHEL基因的双重调控作用决定干细胞的活动》为题发表了这项研究成果。该成果对推动植物离体快繁和基因工程奠定了重要的理论基础，这也标志着我国在该领域的研究达到了国际领先水平。

植物干细胞主要存在于茎端、根端和形成层。茎端干细胞通过不断分裂与分化形成植物的地上部分；根端干细胞形成植物的地下部分。早在1957年，科学家就发现外源细胞分裂素和生长素能够诱导干细胞再生，但60年来科学家都不清楚其作用机制，因此大多数农作物、林木和花卉难以建立离体再生系统，也无法进行离体繁殖和基因工程操作。

在多年的研究中，张宪省团队采用细胞生物学、遗传学、生物化学等方面的研究手段，证明细胞分裂素响应调节因子ARRs对干细胞决定基因WUSCHEL有直接调控作用。他们发现，在离体培养过程中，细胞分裂素信号转导通路中的B类响应因子一方面直接启动WUSCHEL基因的转录，另一方面通过抑制生长素合成基因的表达，间接促进和维持了WUSCHEL基因的表达，从而使愈伤组织细胞发生命运转变，形成茎端干细胞，进而形成完整植株。他们还发现，B类细胞分裂素响应因子对WUSCHEL基因的双重调控作用不仅发生在离体培养的组织中，在正常生长的植物体内也具有调节干细胞活动的功能。

张宪省告诉记者，这些重要发现为在更大范围进行植物离体快繁、开展生物育种、推动工厂化生产等提供了有力的理论支撑。该团队正在将研究成果应用于重要农作物，林木和花卉的相关研究中。“做基础研究也要有明确的方向，要围绕国家的重大需求立项攻关，我们不赶时髦、不做‘快餐’，只希望研究成果对国家经济发展和科技进步发挥作用。”