科學家揭示根系發生的新通路

種子植物的根系由主根、側根和不定根共同組成。主根起始於胚胎髮育時期，側根和不定根則不斷補充胚后發育的根系系統。傳統教科書中對側根的描述為「根上發生的根」，而不定根是「非根器官上發生的根」。8月29日，科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所徐麟研究組題為 Non-canonical WOX11-mediated root branching contributes to plasticity in Arabidopsis root system architecture 的研究論文發表在 Development 雜誌上，報道了模式植物擬南芥主根上的很多「側根」是由不定根發生通路產生的。

擬南芥離體葉片再生不定根的過程中，WOX11 轉錄因子基因介導了不定根發生。WOX11 由生長素信號通路激活后表達在不定根創始細胞（founder cell）中，引導不定根發生。當擬南芥豎直生長在培養基上時，主根上發生側根的過程不表達 WOX11，而是依賴於 Non-WOX11 通路中的 ARF7/19 基因來起始側根。WOX11 通路（不定根）和 Non-WOX11 通路（側根）都需要激活 LBD16 基因來起始根原基，因此這兩條通路雖然通過不同的基因來引導不同類型根的發生，但最終都要彙集到對 LBD16 基因的開啟以起始根原基。

當擬南芥豎直生長在培養基上，主根通常只利用 Non-WOX11 通路產生同一種類型的側根，這也是研究得最為充分詳細的側根發生途徑。但是，當擬南芥生長在土壤中或主根產生傷口時，主根上也能產生 WOX11 通路介導的「側根」，而這種以不定根分子通路發生的「側根」在以往的研究中都被忽視了。Non-WOX11 通路產生的傳統側根通常由發育程序來控制；而 WOX11 通路產生的「類似不定根的側根」則通常是由環境因素（如創傷、脅迫等）控制。因此，在土壤狀態下，擬南芥的主根根系是一個由發育程序和環境因素共同綜合控制的結果。豎直平板培養基上生長的擬南芥不能完全反映自然環境下的根系組成。

該研究與 B. Scheres 實驗室合作，由徐麟研究組博士生盛李宏和胡小梅等完成實驗。研究得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院項目的資助。

上海生科院揭示根系發生的新通路