局部生长素合成对受伤后根部再生是必需的学术资讯

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植物固着生长并通过协调生长发育过程和抗性反应从而应对环境变化带来的胁迫与损伤。植物受到由生物或非生物胁迫引起的物理伤害以后，可以通过激活生长过程完成组织和器官再生。然而，人们尚不清楚植物遭受机械损伤以后激活器官再生的分子机理。去年有三篇文章（2篇Cell 和 1篇 Nature Plants）揭示了植物受到伤害后重新激活干细胞通路的分子机制，是该领域的重要进展（详细报道，请点击突破！两篇Cell和一篇Nature Plants 证实植物伤口愈合过程中会重新激活干细胞通路！）
2020年8月3日，Nature Plants杂志在线发表以色列希伯来大学Idan Efroni课题组题为“Local auxin biosynthesis is required for root regeneration after wounding”的研究论文。该研究表明植物根部再生过程中，受伤部位附近生长素的积累是必需的。因此植物再生能力依赖于以精确的时间模式调控新的局部生长素来源的能力。

在根分生组织中，生长素通过PIN运输，以在SCN处产生最大浓度。一般认为生长素是在芽中产生，然后转运至根。数学模型表明，这种转运就足以在根分生组织中产生最大的生长素，而与生物合成活性无关。然而，最近的工作表明，生长素的局部合成和转运在维持根分生组织中的生长素分布方面起着部分冗余的作用，这表明在不同发育情况下，生长素合成和转运之间具有复杂的相互作用。那么在根再生期间，植物生长素生物合成活性是否会增加？
该研究首先检测了植物生长素的生物合成是否在根尖再生中起作用，研究发现根中起作用的主要YUC酶的YUC3/5/7/8/9突变体表现为根短、分生组织小和再生速率降低，并且可以通过外加 IAA，而恢复上述表现。同时，植物在切割后转移至含有TAA1竞争性抑制剂1- Kyn的培养基中，同样表现出剂量依赖性的再生抑制作用。因此，表明生长素的生物合成是根尖再生所必需的。

进一步该研究表明再生的早期和晚期都需要生长素生物合成，及植物再生需要连续的植物生长素生物合成，以防止过早分化和再生过程中的模式恢复。此外，该研究进一步确认了再生所需的生长素的是由靠近切割部位的局部生物合成，而不是由芽产生后运输的。并且，根尖的再生不需要PIN介导的极性植物生长素转运，而是可能以非PIN介导的方式以短的分生组织短距离移动。

最后，该研究表明植物再生能力的关键蛋白ERF115突变体中，无法激活局部生长素源的合成，也许是再生能力缺乏的原因之一。此外，该研究为了测试激活植物生长素合成的能力丧失是否是再生能力下降的基础，在距QC约220 µM的地方切开了根，该区域几乎没有再生发生。通过外源生长素的应用，显着提高再生速率，说明生长素不仅是必需的，而且还足以为高切根提供再生能力。

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