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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”

發(fā)布時(shí)間:2024-05-23 作者:魏海政 胡學(xué)儉 來(lái)源:中國(guó)教育新聞網(wǎng)

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)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(gè)人類(lèi)未知的重大科學(xué)問(wèn)題中最重要的25個(gè)科學(xué)問(wèn)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(hào)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(jià)值。

北京時(shí)間2024年5月22日,國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線(xiàn)發(fā)布這一成果。在大自然中,無(wú)法移動(dòng)的植物,在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中形成了令人嘆為觀(guān)止、動(dòng)物不可比擬的應(yīng)對(duì)損傷的能力,它們不但能快速激活防御反應(yīng)以抵御病蟲(chóng)侵害,還能輕松自如進(jìn)行組織修復(fù)、器官乃至整個(gè)生命體的再生。

植物應(yīng)對(duì)損傷并能進(jìn)行組織修復(fù)、器官乃至整個(gè)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_(kāi)展了大量研究,盡管對(duì)其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理有了深入認(rèn)識(shí),但對(duì)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(lèi)廣泛存在于生物體內(nèi)長(zhǎng)度通常為2-100個(gè)氨基酸的信號(hào)分子,可用于調(diào)控植物的生長(zhǎng)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(zhǎng)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(hào)通路,獲得了一系列系統(tǒng)素信號(hào)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(hào)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(gè)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(duì)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(lài)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(guó)家糧食安全的顛覆性技術(shù)突破,為我國(guó)種質(zhì)資源的創(chuàng)制和新品種的培育開(kāi)創(chuàng)了全新的技術(shù)路徑。

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

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