RIKEN（野依良治会长）和米乐m6官方网站（野间口裕会长）正在研究遭受伤口应激的植物。卡勒斯※1（去分化※2WIND1，一种在8412_8525|植物细胞团块)形成中发挥作用的开关蛋白已被鉴定。这里是理化学研究所植物科学研究中心（所长筱崎和夫）、细胞功能研究室组长杉本惠子、产业技术研究院基础科学特别研究员岩濑聪生物过程研究部（研究部主任 镰形洋一）这是基因转录控制研究组主任高木优领导的联合研究小组的成果。
植物的高器官再生能力早已为人所知，切割方法在农业和园艺领域广泛用于幼苗的克隆繁殖。这是由于受到伤口应激的植物能够在伤口部位去分化细胞，即差异化※2程度、促进分裂并为新器官的产生做好准备的能力，但其背后的分子机制尚不清楚。
研究小组是拟南芥※3转录因子※4并发现当该基因在拟南芥植物中过度表达时，植物的每个器官都会形成愈伤组织。还有风1由于伤口应激，伤口部位的基因表达增加，植物激素※5是其中之一细胞分裂素※5的响应性的效果。还有风1在人为开启和关闭基因表达的实验中，风1当基因表达打开并且在去分化细胞中关闭该表达时，芽、叶和根会从愈伤组织中再生（再分化※2)我发现了一个现象。此外，抑制转录因子WIND1的功能会抑制伤口部位的去分化，这表明WIND1具有促进植物伤口部位发生去分化的开关功能。
这项研究在全球首次从分子水平阐明了植物响应伤口应激而促进去分化的长期已知现象，并且效率很高组织培养※6将有助于增加植物产量和生产有用物质等应用。
该研究成果发表在美国科学杂志``当前生物学'' 在3月22日刊发表之前，将以网络版发表（3月10日：日本时间3月11日）。
人们经常观察到，体内遭受损伤应激的多细胞生物体会增殖新细胞，以迅速闭合伤口并再生原来的组织和器官或新的不同组织和器官。当再生新的组织和器官时，众所周知，在伤口部位，一旦分化的体细胞分化程度降低，就会经历一个称为“去分化”的过程，在这个过程中它们重新获得细胞分裂能力和多能性（细胞分化成各种类型细胞的能力）。这种细胞去分化现象在植物和一些动物中早已为人所知，但它是如何发生的及其分子机制仍然很大程度上未知，这使其成为整个生命科学的主要研究问题之一。此外，由于细胞去分化是一种构成再生医学基础的生物现象，其分子机制的阐明及其应用进展目前引起国内外的广泛关注，社会对iPS细胞的期望就证明了这一点。
特别是植物，长期以来一直被认为具有很高的再生能力，并已广泛应用于农业和园艺，包括用于繁殖幼苗的切割方法。此外，植物激素用于从植物上切下的组织片的去分化和再分化。生长素※5的集中度比此外，通过愈伤组织从烟叶中的单个分化细胞（叶肉细胞）再生个体的历史研究表明，植物细胞全能性※7以此方式建立的控制植物细胞去分化和再分化的方法用于创造新品种和生产有用物质等应用科学，并作为基础技术广泛应用于种苗业、花卉栽培业和园艺业。然而，我们对植物细胞的全能性，特别是分子水平上的去分化现象的认识却相对滞后。
这次，研究小组聚焦于植物去分化细胞中的基因表达，并接受了解开这个谜团的挑战。
(1)筛选在去分化植物细胞中表达得到促进的基因
作为初步研究，研究小组利用模式植物拟南芥来寻找在去分化细胞中表达得到促进的基因。具体来说，我们使用DNA微阵列对植物和三种类型的愈伤组织细胞系进行了全面的基因表达分析，并选择了与分化的植物细胞相比，在三种类型的愈伤组织细胞系中表达普遍促进的基因。其中，属于AP2/ERF转录因子家族，众所周知该家族包括参与植物细胞应激反应和形态发生的因子RAP24我专注于基因。 RAP24这个名称并不能反映该分子的功能，因此根据本研究的结果，我们决定为该转录因子命名该基因。W圆印度导出D分化 (风) 命名为 1 (图 1）。
(2)风1伤口应激在伤口部位强烈诱导基因表达
测量基因表达水平和基因表达变化的实时定量PCR方法发起人记者分析※8风1我们进行了一项实验来观察基因何时在植物中强烈表达。结果，如果分化的植物组织遭到破坏，几个小时之内风1基因表达得到促进，风1发现作为基因转录物的RNA会积累。此外，基因启动子报告基因分析表明，该基因的表达在伤口附近的细胞和由此产生的愈伤组织中被特异性促进（图 2）。这一结果表明WIND1蛋白可能在植物创伤应激愈伤组织形成机制中发挥一定作用。
(3)风1该基因的过度表达会诱导愈伤组织
使用诱导植物体内基因过度表达的启动子（花椰菜花叶病毒35S启动子），风1我们进行了一项实验来研究基因的功能。带有 35S 启动子风1在基因被强制表达的拟南芥植物中，植物的生长受到与表达水平相关的抑制，并且那些表达水平特别高的植物表面遍及愈伤组织(35S：风1Calus) 成立 (图 3）。根据使用 DNA 微阵列方法的分析，这个35S：风1我们发现愈伤组织中的基因表达模式与使用常规方法诱导的愈伤组织非常相似。更有趣的是，愈伤组织通常在含有生长素和细胞分裂素等植物激素的培养基中进行传代培养（其中细胞定期转移到新培养基中以增殖和维持细胞系）。35S：风1愈伤组织即使在不含植物激素的培养基中也可以继代培养，并且截至 2011 年 3 月（诱导后三年多），它继续生长良好。这一结果表明WIND1蛋白不仅参与愈伤组织的诱导，而且参与愈伤组织状态的维持，同时可能影响对植物激素的反应。
(4)风1基因表达关闭时愈伤组织会再生
使用基因表达诱导系统，可以通过向培养基中添加药物来控制基因表达的时机风1我们进一步分析了该基因的功能。结果，风1引入基因表达诱导系统的植物(风1诱导表达植物),风1基因表达促进植物和组织碎片中愈伤组织的形成。有趣的是，该愈伤组织在含有诱导物的培养基中传代培养6个月，然后除去诱导物。风1当基因表达诱导受到抑制时，再分化为茎、叶和根的频率较低（图 4）、风1诱导的愈伤组织已获得多能性。此外，风1使用共聚焦激光显微镜对表达诱导植物的发芽进行详细检查，结果发现愈伤组织细胞也从下胚轴和子叶的表皮细胞中产生。众所周知，当植物胚在种子中形成时，下胚轴和子叶的表皮细胞就已经分化并获得了特定的细胞功能。这些结果表明WIND1蛋白是促进植物细胞去分化的因子。
(5) WIND1 蛋白控制伤口应激诱导的去分化
植物转录激活剂※4功能转录抑制子※4,显性阴性※9创建具有特定表型的植物CRES-T 方法※10受伤部位风1我们研究了基因的功能。具体来说，风1连接基因和称为 SRDX 的转录抑制结构域的基因序列的分子 (WIND1-SRDX) 还有这个风1该基因被引入植物中，以便在其自己的启动子区域下表达。这导致风1可以抑制WIND1蛋白本身的功能，同时抑制在基因表达位点具有重叠功能的其他内源转录因子的功能。使用表达该分子的植物（WIND1功能抑制植物），我们评估了在伤口处形成愈伤组织的能力。结果，与野生型植物相比，WIND1 抑制植物中伤口愈伤组织的形成受到抑制。在向培养基中添加植物激素（生长素和细胞分裂素）以进一步促进愈伤组织形成的实验中，愈伤组织的形成也受到抑制。这些结果表明，WIND1蛋白是一种由伤口应激诱导并促进伤口部位去分化的分子。
(6) WIND1 蛋白可提高对细胞分裂素（一种植物激素）的反应性
将植物组织块培养在添加有不同浓度比例的植物激素（生长素和细胞分裂素）的培养基中，以检查 WIND1 蛋白对植物激素反应的影响。结果，WIND1功能受到抑制的植物抑制了向芽和叶的再分化，这是细胞分裂素反应的指标，但没有抑制向根的再分化，这是生长素反应的指标。事实上，当我们使用标记物可视化细胞分裂素反应时，我们发现在暴露于伤口应激的野生型植物中，大约24小时后在损伤部位观察到细胞分裂素反应，并在48小时后观察到强烈的细胞分裂素反应活性，而在WIND1功能受到抑制的植物中，即使在48小时后也没有观察到细胞分裂素反应活性。此外，细胞分裂素反应系统减弱的拟南芥基因突变株风115757_15863图 5）。
在这项研究中，AIST发现WIND1是诱导愈伤组织形成的转录因子，RIKEN分析了其详细功能。部分成果是在新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的“利用生物功能的循环产业系统创建计划/节能技术开发计划/开发利用植物功能的先进制造基础技术/开发植物内物质生产过程控制基础技术（植物综合基因表达控制功能分析）”（2009年结束）的支持下取得的。
这项研究在分子水平上阐明了植物响应伤口应激而使细胞去分化的部分控制机制，并揭示了WIND1蛋白是充当开关的转录因子之一。具体来说，我们发现在伤口处表达和发挥作用的 WIND1 蛋白会增加对细胞分裂素（一种植物激素）的反应，并促进细胞去分化。 1986年，有报告表明植物伤口处的细胞分裂素反应可能增强，目前的结果在分子水平上澄清了这一预测。
该研究小组已经在致力于阐明WIND1蛋白的详细表达控制机制并鉴定其表达受WIND1蛋白控制的基因的新挑战，旨在阐明植物全能性复杂表现的整体图景。
此外，基于本研究结果，我们的目标是在种子和苗木产业、花卉和园艺产业以及利用植物生产医药原料等植物性产业中，建立利用分子开关的高效去分化和再分化技术（分子组织培养）。通过开启WIND1蛋白的功能，可以在使用常规方法难以诱导和维持去分化细胞的植物物种和组织中容易地建立细胞系，并且通过在这些细胞系中的细胞大量增殖后促进再分化（关闭WIND1蛋白的功能），可以认为克隆增殖和有用物质的生产将成为可能。我们相信，此类技术将使高效培育多种植物品种成为可能，包括大规模培育优良品种、大幅提高生产力的分子育种以及赋予新性状以生产有用物质。图 6）。历史上，在日本，不仅在学术界，而且在民间也积累了高水平的组织培养相关知识和技术，因此我们希望通过利用这项研究成果的技术来支持这一点，并导致该行业的复兴。
这样，这项研究成果有望促进基础科学和应用科学的发展。研究小组还将该分子命名为WIND，称这一研究成果将为生命科学，特别是植物细胞去分化的研究带来新浪潮。风)。