再生(regeneration)是指生物体对于已失去结构和组织自我修复或替代的再获得的过程，它是生命体普遍存在的一种现象。体细胞所具有的全能性和可塑性是生命体实现再生的理论基础。植物实现再生主要通过两种途径:体细胞胚胎发生(somatic embryogenesis)和从头器官形成(de novo organogenesis)。尽管这两种途径存在形式上的差异，但都经历茎尖分生组织和根尖分生组织从头建立过程。自1957年Miller和Skoog报道生长素与细胞分裂素促进烟草外植体再生芽、根的形成以来，其内在分子调控机制一直是亟待解决科学问题。　　通过遗传学、活体细胞成像和分子生物学等手段，本论文发现了小分子RNA在植物芽再生过程中的作用，描绘了植物芽从头再生分子框架图，提出了细胞分裂素诱导茎尖分生组织从头建立的“two-step”模型，解析了植物年龄调控芽再生能力的分子机制。　　细胞分裂素调控芽再生是通过激活WUSCHEL关键因子实现。WUS功能缺失会导致外植体芽再生能力的完全丧失。WUS基因编码一个homeodomain转录因子，其特异地表达在茎尖分生组织的组织中心区域，维持干细胞活性和属性。根据WUS表达特征，将芽再生过程划分为四个时期:在起始阶段，WUS非常特异地表达在单个细胞中，之后经历细胞增殖过程，随后分化出茎尖分生组织干细胞。WUS的表达直接受到细胞分裂素信号途径关键因子——B型ARR转录因子的调控。B型ARRs结合到WUS启动子区域，并激活WUS的表达。B型ARRs对WUS的激活分为两步，具有严格时空性。首先，高细胞分裂素环境会导致WUS座位出现重编程。随着愈伤组织的细胞分裂，WUS座位H3K27me3表观抑制修饰逐渐丢失，在2-3天后WUS座位的染色质处于打开状态，可以被B型ARRs激活。WUS从头激活的空间特异性与miR165/6靶标的HOMEODOMAIN-LEUCINE ZIPPERⅢ(HD-ZIPⅢ)转录因子密切相关。与B型ARRs的遍在表达不同，HD-ZIPⅢ仅在愈伤组织的一部分细胞中表达。HD-ZIPⅢ能够特异性地与B型ARRs结合，形成转录复合体激活WUS，从而决定了WUS表达空间特异性。　　在植物年龄因素调控芽再生研究中，阐明了造成植物芽再生能力伴随年龄逐渐降低的内在机理。成年期植物芽再生率的降低是由于细胞分裂素敏感性降低所导致的。进一步研究发现年龄调控植物芽再生能力是由小分子RNA——miR156介导。miR156含量与植物芽再生能力呈正相关:过量表达miR156可以显著提高叶片芽再生率，降低miR156含量则显著降低叶片芽再生率。miR156的靶基因蛋白SPLs与细胞分裂素信号转导途径的关键转录因子B型ARR存在蛋白水平上的相互作用。SPLs与B型ARRs的相互作用造成B型ARR转录激活功能受到抑制，进而削弱了细胞分裂素信号输出，影响外植体再生能力。　　综上，本论文的研究结果:1）回答了细胞分裂素调控芽再生这一悬而未决的科学问题，提出了芽从头再生发育分子框架图，揭示了WUS从头激活的分子机制;2）揭示了年龄调控植物芽再生能力的内在分子机理，解释了在组织培养过程中往往选取幼年期材料作为外植体的原因，同时这一发现也提示年龄可能是植物细胞全能性一个重要调控因素。