生物通报道：来自中科院植物研究所的研究人员发表了题为“Lateral organ boundaries domain transcription factors direct callus formation in Arabidopsis regeneration”的文章，发现了4个在生长素诱导愈伤形成扮演关键角色的因子：LBD（LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN）转录因子。这将有助于进一步理解植物细胞全能性的控制机制和动植物细胞多能性调控的进化联系，相关成果公布在Cell Research杂志上。

这项研究由植物研究所胡玉欣研究组完成，研究组博士生范明珠和助理研究员徐重益博士为该论文的共同第一作者。这一研究组主要研究方向为植物激素信号转导及器官发育的分子生物学，主要包括植物生长素和油菜素内酯的信号转导和对生长发育的调控，以及植物器官发育的分子机制。

植物的离体再生体系在许多物种中已经相当成熟，被广泛应用于农业生产和基因改良领域已有半个世纪的历史。愈伤诱导作为这个体系的起始步骤，长期以来被认为是植物体细胞脱分化的过程，而植物激素生长素在这个过程中起着关键的作用。然而，愈伤发生的分子机制长期以来困扰着科学家，其主要原因之一是控制植物愈伤发生过程的关键因子一直没有被发现。

LBD（LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN）即LATERAL ORGAN BOUNDARIES(LOB)-Domain基因，是植物特有的一个基因家族，对植物的生长发育起重要调节作用，尤其是侧生组织的发育。

在这篇文章中，研究人员以拟南芥为材料，发现了4个LBD（LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN）转录因子是生长素诱导愈伤形成的关键因子。这些转录因子位于生长素信号通路中ARFs (Auxin Response Factors)的下游，在愈伤诱导培养基上异位高表达。

在拟南芥中高表达LBD基因能够引起器官在无外源生长素的培养基上自发产生愈伤组织，而LBD基因功能缺失后，严重抑制了生长素诱导愈伤的发生过程。通过根干细胞特异基因的表达发现，LBD控制的愈伤发生模拟了生长素诱导的愈伤发生过程，是通过异位激活侧根发生的信号通路实现的。

这一研究发现了LBD转录因子是植物离体再生中控制愈伤形成的关键因子，建立了植物再生体系中生长素信号通路和愈伤诱导的分子联系，将有助于进一步理解植物细胞全能性的控制机制和动植物细胞多能性调控的进化联系。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Lateral organ boundaries domain transcription factors direct callus formation in Arabidopsis regeneration

The remarkable regeneration capability of plant tissues or organs under culture conditions has underlain an extensive practice for decades. The initial step in plant in vitro regeneration often involves the induction of a pluripotent cell mass termed callus, which is driven by the phytohormone auxin and occurs via a root development pathway. However, the key molecules governing callus formation remain unknown. Here we demonstrate that Arabidopsis LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN (LBD)/ASYMMETRIC LEAVES2-LIKE (ASL) transcription factors are involved in the control of callus formation program. The four LBD genes downstream of AUXIN RESPONSE FACTORs (ARFs), LBD16, LBD17, LBD18 and LBD29, are rapidly and dramatically induced by callus-inducing medium (CIM) in multiple organs. Ectopic expression of each of the four LBD genes in Arabidopsis is sufficient to trigger spontaneous callus formation without exogenous phytohormones, whereas suppression of LBD function inhibits the callus formation induced by CIM. Moreover, the callus triggered by LBD resembles that induced by CIM by characteristics of ectopically activated root meristem genes and efficient regeneration capacity. These findings define LBD transcription factors as key regulators in the callus induction process, thereby establishing a molecular link between auxin signaling and the plant regeneration program.

作者简介：

胡玉欣 博士

·1984年河南师范大学获学士学位。
·1987年山西农业大学获硕士学位。
·1987-2000年河南大学任教。
·2000年中国科学院遗传研究所获博士学位。
·2001－2005在新加坡国立大学Institute of Molecular Agrobiology 和Temasek Life Sciences laboratory作Research Fellow。
·2005年入选中国科学院“****”。


研究方向：
植物激素信号转导及器官发育的分子生物学，主要包括植物生长素和油菜素内酯的信号转导和对生长发育的调控，以及植物器官发育的分子机制。
研究内容包括：
1）植物器官发育分子调控
2）生长、发育过程中的植物激素信号转导
3）生长素在植物组织培养中的作用机制

 

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