植物的离体再生体系在许多物种中已经相当成熟，并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。
中科院植物研究所胡玉欣研究组以拟南芥为材料，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（图1A），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（图1B）。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。
上述研究发现了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（图 2），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。
上述研究结果已于4月17日,以LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN transcription factors direct callus formation in Arabidopsis regeneration为题，在《细胞研究》（Cell Research）在线发表（DOI:10.1038/cr.2012.63）。胡玉欣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。
该研究分别得到了科技部重大科学研究计划项目和国家自然科学基金的资助。
（中科院植物分子生理学重点实验室供稿）
图1. LBD基因控制愈伤的发生
A: 转基因Pro35S:LBD16 T1代植株形成了强（S）, 中（I）和弱（W）的愈伤表型,图为10天和30天幼苗的表型。B：5天的WT，lbd16-2和Pro35S:LBD16:SRDX (LBD16:SRDX)幼苗移到0.2μg/ml 2,4-D的愈伤诱导培养基（CIM）上12天愈伤的表型和数据统计。
图2. LBD转录因子介导愈伤发生的信号途径
当外植体被培养在CIM培养基上时，CIM中高浓度的生长素持续的诱导ARF转录因子下游的LBDs基因在多个器官中异位表达，这些LBDs基因协同作用通过侧根发育通路产生了愈伤，最终赋予了细胞多能性的特征。
