自然界中，各種生物和非生物因子帶來的機械脅迫常常造成生命體器官和組織的部分甚至完全缺失。應(yīng)對損傷，無論是植物還是動物均具備組織修復(fù)和器官再生的能力。與動物相比，固著生長的植物更易遭受機械損傷。然而，植物在長期的進化過程中形成了動物不可比擬的應(yīng)對損傷的能力。也就是說，面對無時不在、不可預(yù)期的機械損傷，植物能夠快速激活防御反應(yīng)以避免病蟲侵害和傷口感染；面對不同程度的機械損傷，植物能夠進行組織修復(fù)以及器官乃至整個生命體的再生。

相較而言，人們對損傷引發(fā)植物再生的原初信號及其轉(zhuǎn)導(dǎo)機制知之甚少。眾所周知，細胞損傷是觸發(fā)生命體啟動再生程序的原初物理誘因?？茖W(xué)家推斷，細胞損傷誘發(fā)的信號分子在組織修復(fù)和器官再生過程中發(fā)揮調(diào)控作用應(yīng)是存在的。然而，自1740年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)再生現(xiàn)象以來，對信號分子的化學(xué)本質(zhì)卻不清楚。此外，植物的再生能力千差萬別且因基因型不同而存在差異，這制約著轉(zhuǎn)基因和基因編輯等技術(shù)在生物育種中的應(yīng)用潛力。

李傳友團隊長期以番茄為模式植物，運用遺傳學(xué)手段解析由系統(tǒng)素和茉莉酸共同調(diào)控的植物系統(tǒng)性防御信號通路。前期，該團隊通過大規(guī)模的遺傳篩選獲得了一系列系統(tǒng)素信號通路發(fā)生變化的spr突變體。為了利用遺傳學(xué)手段解析植物再生過程，該團隊創(chuàng)造性地提出了植物的受傷反應(yīng)實際上包括防御和再生兩個密不可分而又相互作用的生理過程的科學(xué)理念。基于這一理念，科研人員推斷再生相關(guān)的番茄突變體應(yīng)在防御反應(yīng)方面表現(xiàn)出某種程度的缺陷。因此，該研究從分析實驗室積累的防御缺陷突變體入手，鑒定到防御和再生兩個方面同時發(fā)生缺陷的番茄突變體spr9。尤為重要的是，spr9的局部防御反應(yīng)和系統(tǒng)防御反應(yīng)均發(fā)生缺陷，并喪失愈傷組織形成能力和器官再生能力，暗示著SPR9在損傷誘發(fā)的防御反應(yīng)和再生反應(yīng)中發(fā)揮了作用。

該研究證實富含亮氨酸重復(fù)序列的受體激酶PORK1是REF1的受體。當(dāng)植物發(fā)生細胞損傷時，REF1作為原初受傷信號分子被受體PORK1識別，并激活下游細胞重編程關(guān)鍵調(diào)控因子SlWIND1的表達，進而啟動組織修復(fù)和器官再生進程。同時，SlWIND1結(jié)合到REF1前體基因的啟動子區(qū)激活其表達，從而產(chǎn)生更多的REF1小肽，放大REF1信號。因此，REF1以“植物細胞因子”的作用方式調(diào)控再生過程。

尤為重要的是，再生因子REF1的作用在植物界是保守的。幾乎在所有雙子葉植物和單子葉植物中均可以找到對應(yīng)的REF1小肽及其受體。外施REF1可以提高番茄的再生能力和遺傳轉(zhuǎn)化效率，并可以提高大豆、小麥和玉米等公認難以轉(zhuǎn)化作物的再生能力和遺傳轉(zhuǎn)化效率。相關(guān)方法已申請國際PCT專利。

上述成果是植物受傷反應(yīng)機理研究的發(fā)展。該研究找到了誘發(fā)植物再生的原初受傷信號分子REF1，破解了困擾科學(xué)界的難題，并為解決育種實踐存在的作物遺傳轉(zhuǎn)化效率低、物種和基因型依賴嚴重等問題提供了便捷而普適的方案。

研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點研發(fā)計劃等的支持。

REF1以植物細胞因子的作用方式調(diào)控再生過程