Review | Published: 04 January 2023
植物再生是指植物体对受损结构自我修复或替代的过程，是植物适应自然环境的重要能力。器官从头再生作为一种重要的再生形式，可以让离体或受伤的植物器官再生出不定根或不定芽。器官从头再生可以在自然条件下发生，例如，受伤的叶片或茎杆可以在伤口处直接再生出不定根或不定芽，继而发育成为一棵新的植株。农业生产中的扦插技术就是基于直接的器官从头发生实现。除此以外，在组织培养过程中，器官从头再生也可以通过调节培养基的外源激素配比间接发生。多项研究表明WOX11是参与器官从头发生过程中生长素响应和细胞命运转变的关键转录因子基因。
近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心徐麟研究组在Cell Regeneration上发表了综述“WOX11: the founder of plant organ regeneration”，回顾了器官从头再生分子机制研究的最新进展，着重阐述了WOX11在模式植物拟南芥中的分子功能，总结了它的一些重要功能，并讨论了WOX家族的进化历程。
拟南芥离体叶片不定根从头再生过程中，WOX11直接响应生长素并参与引导和起始两步细胞命运转变过程。生长素作为再生的关键激素，在叶片受伤后大量合成并被极性运输到伤口处维管中的再生潜能细胞regeneration-competent cell。生长素在这些细胞中直接激活WOX11的表达，标志着再生潜能细胞命运转变为根创始细胞root founder cell。接下来，转录因子WOX11可以激活LBD16、WOX5和WOX7的表达，促使不定根创始细胞不断分裂形成不定根原基root primordium。
WOX11在拟南芥离体叶片不定根从头再生过程中的作用
在拟南芥受伤根处再生不定侧根的过程中，WOX11在不定侧根创始细胞中表达，并直接激活LBD16表达，这条分子通路独立于ARF7/19启动不定侧根原基的形成。WOX11介导的不定侧根途径有助于多种植物物种根系形成的可塑性。
在组培过程中，外植体首先放置在含有高浓度生长素和低浓度细胞分裂素的愈伤组织诱导培养基上诱导出一团具有多能性的细胞团，接下来愈伤组织能够响应于芽诱导培养基上的高细胞分裂素与低生长素比率再生不定芽，或响应于根诱导培养基上的高生长素与低细胞分裂素比例再生不定根。拟南芥愈伤组织形成过程中，生长素促进WOX11在再生潜能细胞到愈伤组织创始细胞的细胞命运转变过程中的表达。然后，WOX11与生长素一起在愈伤组织创始细胞分裂期间激活LBD16和WOX5/7表达，从而启动愈伤组织原基的形成。
总结来说，拟南芥WOX11在从离体叶片再生不定根、从受伤的初生根再生不定侧根以及在组织培养中形成愈伤组织的过程中，由生长素激活表达在创始细胞中，促进创始细胞向根原基或愈伤组织原基的细胞命运转变。
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原标题：《【学术前沿】Cell Regen l WOX11：植物器官再生的创始因子》
