植物具有完全由体细胞(即通常不参与繁殖的普通细胞)再生的独特能力。这个过程涉及茎尖分生组织(SAM)的从头(或新)形成，从而产生侧生器官，这是植物重建的关键。

在细胞水平上，SAM的形成受到正调节因子(基因/蛋白质分子)的严格调节，这些调节因子可能分别诱导或限制芽再生。但涉及哪些分子呢?是否还有其他监管层面尚未发现?

为了寻求上述问题的答案，由日本奈良科学技术研究所(NAIST)领导的一个研究小组研究了拟南芥(一种常用于遗传研究的植物)的过程。他们的研究发表在《科学进展》上，确定并描述了芽再生的关键负调节因子。

他们证明了WUSCHEL相关的同源盒13(WOX13)基因及其蛋白质如何通过充当转录(RNA水平)阻遏物来促进愈伤组织细胞的非分生(非分裂)功能，从而影响再生效率。

“寻找提高植物芽再生效率的策略已经是一个漫长的过程。但由于相关的调控机制尚不清楚，进展一直受到阻碍。我们的研究通过定义新的细胞命运规范途径填补了这一空白，”Momoko解释道池内是这项研究的主要研究者。

该团队之前的研究已经确定了WOX13在移植后组织修复和器官粘附中的作用。因此，他们首先使用两步组织培养系统测试了该基因在wox13拟南芥突变体(WOX13功能失调的植物)中控制芽再生的潜在作用。

表型和成像分析显示，在缺乏WOX13的植物中，芽再生加速(快三天)，而当诱导WOX13表达时，芽再生速度减慢。此外，在正常植物中，WOX13在SAM中表现出局部表达水平降低。这些发现表明WOX13可以负向调节芽再生。

为了验证他们的发现，研究人员使用RNA测序在多个时间点比较了wox13突变体和野生型(正常)植物。WOX13的缺失并没有显着改变愈伤组织诱导条件下的拟南芥基因表达。然而，芽诱导条件显着增强了wox13突变诱导的改变，导致芽分生组织调节基因的上调。

有趣的是，这些基因在突变植物中WOX13过表达的24小时内受到抑制。总体而言，他们发现WOX13抑制芽分生组织调节因子的子集，同时直接激活参与细胞扩张和细胞分化的细胞壁修饰基因。随后基于Quartz-Seq2的单细胞RNA测序(scRNA-seq)证实了WOX13在指定多能愈伤组织细胞命运中的关键作用。

这项研究强调，与其他已知的芽再生负调节因子(仅阻止愈伤组织向SAM的转变)不同，WOX13通过促进替代命运的获得来抑制SAM规范。它通过与调节器WUS的相互抑制调节回路来实现这种抑制，通过转录抑制WUS和其他SAM调节器并诱导细胞壁修饰剂来促进非分生细胞的命运。

通过这种方式，WOX13充当再生效率的主要调节剂。“我们的研究结果表明，敲除WOX13可以促进芽命运的获得并提高芽调控效率。这意味着WOX13敲除可以作为农业和园艺的工具，促进组织培养介导的作物芽从头再生。”池内总结道。

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