论文部分内容阅读
器官从头再生是高等植物再生的一种重要方式，能使植物组织或器官在离体或者受伤情况下再生出不定根或不定芽。我们实验室以拟南芥为材料在前期的工作中发现，叶片离体培养时内源植物激素生长素通过激活转录因子WOX11(WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX11)的表达，将有再生潜能的原形成层细胞和木质部侧薄壁细胞转变为根母细胞。但是离体叶片中诱导再生潜能细胞发生命运转变的分子机制仍有待进一步深入探讨，特别是激活WOX11的内源生长素的来源至今尚未定论。在这项研究中，我们首先利用气相质谱GC-MS分析了叶片离体培养过程中内源生长素含量的变化，发现拟南芥叶片在离体培养过程中游离态的生长素含量上升。随后的研究结果表明这一生长素含量上升的现象依赖于YUCCA(YUC)基因介导的的生长素合成途径。当不同YUC基因的功能受到抑制时，叶片外植体中WOX11的表达和细胞命运的转变也将受到抑制，从而阻止不定根的生成。我们进一步对YUC基因家族在根再生过程中的功能进行了细致的研究。结果显示，无论在黑暗还是光照条件下，基因YUC4和YUC1都能在四小时内响应伤口，并在叶肉和具有再生潜能的细胞中表达。同样yuc1yuc4双突变的离体叶片再生不定根的能力也有所下降。与YUC4和YUC1不同的是，YUC5，YUC8和YUC9的表达主要响应黑暗诱导，且yuc9突变体离体叶片只在黑暗下才能表现出再生不定根的缺陷。此外，YUC2和YUC6在叶片再生过程中一直维持高水平的表达，yuc2yuc6双突变体的离体叶片在根再生过程中也存在缺陷，暗示这两个基因可能贡献于叶片本底生长素的合成。我们的结果说明，在器官从头再生过程中，不同的YUC基因分别通过分工响应伤口和光信号或者通过维持叶片本底生长素水平共同参与到拟南芥根从头再生过程中。