2014年3月，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所黃海研究組在Plant Cell 雜志發(fā)表題為WOX11and 12 Are Involved in the First-Step Cell Fate Transition during de Novo Root Organogenesis in Arabidopsis 的研究論文，揭示植物根從頭再生過(guò)程中的分子與細(xì)胞學(xué)框架。
高等植物在受到損傷后可以通過(guò)三種主要方式進(jìn)行再生：組織再生，器官?gòu)念^再生和體細(xì)胞胚再生。“器官?gòu)念^再生”是指離體或受傷的植物體從頭再生出不定根、不定芽和愈傷組織的過(guò)程。這是植物再生的主要方式，也被廣泛運(yùn)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如組織培養(yǎng)和扦插等技術(shù)。
這項(xiàng)研究發(fā)展了一套研究根從頭再生的方法。將模式植物擬南芥的離體葉片放置于不添加外源激素的B5培養(yǎng)基，完全依靠離體葉片內(nèi)源激素再生出不定根。研究者觀察到離體葉片中內(nèi)源生長(zhǎng)素迅速聚集在傷口附近的原形成層中，并激活了WOX11轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá)，促使發(fā)生“第一步細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變”，即葉原形成層細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦讣?xì)胞。接著，WOX11激活了LBD基因的表達(dá)，促使細(xì)胞分裂并發(fā)生“第二次細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變”，即從根母細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦?xì)胞。這兩步細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變完成了葉片的原形成層干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)椴欢ǜ�，�?shí)現(xiàn)了再生。另外，此項(xiàng)研究還證實(shí)，葉片再生愈傷組織的過(guò)程與根從頭再生過(guò)程極為類似，愈傷組織的細(xì)胞學(xué)本質(zhì)是一團(tuán)在外源激素刺激下快速分裂的根原基。
此項(xiàng)研究得到了科技部“973”計(jì)劃的支持。
根從頭再生的分子與細(xì)胞學(xué)模型
