上海中科院联合中科大以及其它高校于年6月在“JournalofExperimentalBotany”期刊发表了一篇题为：YUCCA-mediatedauxinbiogenesisisrequiredforcellfatetransitionoccurringduringdenovorootorganogenesisinArabidopsis的文章。
研究背景植物具有强大的再生能力，植物离体、受伤器官可以通过denove恢复实现再生、愈合。植物愈伤恢复，不定根发生是植物研究中的重大问题，目前此领域的研究为这张巨大调控网络贡献了零星节点，但还远不够联系起整张大网。本研究的内容又打开了这张关系调控网络的另一个局面。
研究结果根据先前研究，内源生长素形成是不定根再生的关键条件；本研究跟踪离体叶片生根过程中的IAA含量（图A-B），数据显示：在黑暗培养过程中IAA的含量显著升高；并进一步利用DR5pro:GUS技术显示出叶片外植体分离后其内源生长素随时间逐渐升高并不断向伤口附近聚集（图1C-G）；这些现象证明内源生长素在离体叶片生根过程中起着关键作用。
图1离体叶片内源生长素产生
根据该团队之前的研究，denove根器官再生具有与愈伤组织形成类似的调控通路，根据先前研究所得数据库中组蛋白H3K27me3的ChIP-chip数据信息对比叶片外植体与愈伤组织中可能基因所对应的H3K27me3水平（图2A、B），并初步假定YUC4与YUC1为离体叶片denove根器官再生的目标基因；然后进一步通过测定叶片外植体在生根过程中的YUC4、YUC1基因的H3K27me3水平（图2C-E）、通过qRT-PCR测定YUC4、YUC1在此过程的表达水平（图2F-G），实证YUC4、YUC1基因在叶片外植体生根过程中参与内源生长素的形成。
图2确定YUC4、YUC1基因参与叶片外植体生根过程内源生长素形成
通过使用一种生长素生物合成抑制剂Yucain特异性抑制YUC蛋白的形成，以确定YUC基因家族在叶片外植体内源IAA形成过程的必要性（图3A、B、C、E）；此外，作者通过测试yuc、yuc14、yuc26突变植株的叶片外植体在不同条件下的生根能力（图3D、F-J），进一步验证YUC基因家族参与IAA生物合成并在生根过程十分重要。
图3YUC基因家族参与denove根器官再生
此研究团队的先前研究发现WOX基因家族也是denove根器官再生的重要调控因子，但与本文所研究的YUC基因家族的上下游关系暂未明确；作者利用WOX11pro：GUS（图4A、B、E、F）、WOX5pro：GUS（图4C、D、G、H）这两个显色标记基因通过跟踪其在不同条件下的表达情况、结合qRT-PCR测定yuc突变植株中的WOX11、5的表达水平（图4I、J）、以及通过过表达WOX11基因并检测此变异植株叶片外植体在Yucasin的抑制条件下的生根情况（图4K、L）最终确定YUC基因家族处于WOX基因家族调控上游。
图4YUC基因家族处于内源生长素合成的调控上游
为进一步了解YUC基因的在叶片中的空间表达模式，作者构建了YUC4pro：GUS和YUC1pro：GUS转基因检测其启动子的活性。发现：YUC4首先在叶肉细胞中普遍表达（图5A-E），然后转移于近伤口处的主导管中表达（图F-G），并在导管原形成层细胞、薄壁细胞中发现表达信号（图H）（YUC1的显色信号较弱，在附图中展示）。
图5YUC4基因在离体叶片中的空间表达情况
作者还直接对未离体叶片制造伤口，并观察测量其中的YUC4、YUC1的表达，发现两个基因在创伤后立马表达（图6D、E），其中YUC4基因除了在伤口附近显著表达外，在叶肉中其它部位同样大量表达（图6A-C）。
图6未离体叶片创伤后YUC4、YUC1的时空表达情况
既然YUC基因家族都参与叶片denove根器官再生（创伤反应），那么除yuc1、2、4、6外，家族其它基因参与什么相关调控？以上所有实验皆为黑暗条件，作者测试了光照条件下离体叶片denove根器官再生（野生植株）的情况，发现相对于黑暗条件其生长明显缓慢（图1A，图7A、B）；先前研究发现YUC5、YUC8、YUC9在黑暗条件下表达上调，作者通过qRT-PCR验证了此结果（图7C-E）。
图7光照、黑暗条件下YUC基因家族在不定根发生反应中的表达模式
然后作者标记了YUC9基因，其在离体叶片中的表达情况说明YUC9基因参与黑暗条件下denove根器官再生（图8A-C），但是根据yuc9突变植株叶片在黑暗、光照中的生根情况（黑暗条件下生根率依然相对较高）（图7B）说明YUC9基因不是响应黑暗条件调控生根的唯一基因（还有YUC5、8）。然而，光照条件下关键生根基因YUC4、YUC1的表达水平高于黑暗条件（图7F-G，图8D-F），可能是因为光照条件下YUC5、8、9的低水平表达刺激了YUC4、YUC1表现出一定程度的YUC5、8、9替代作用，或者YUC4、YUC1原本在光照或黑暗条件下皆能表达。
图8YUC9、YUC4在黑暗、光照条件下的空间表达模式
根据全文发现，作者提出了YUC基因家族在离体叶片中应对创伤的调控模型（图9）。根据假设模型：其中YUC1、4特定参与创伤反应后内源生长素的合成，黑暗条件下YUC5、8、9基因的表达有助于生长素的合成，内源生长素汇集于主导管处以供于生根反应；而YUC2、6则参与叶片“日常”状态下生长素的产生，不特定参与创伤反应。
图9YUC基因家族在denove根器官再生中的作用模型
综述全文：本文主要发现YUC1、4是离体叶片denove根部再生（创伤反应）中决定叶片命运转变-内源生长素合成的关键基因；YUC5、8、9在黑暗条件下协助内源生长素合成，YUC2、6参与“日常”状态生长素合成；YUC基因家族是WOX基因家族（生根反应的关键基因）的上游基因。（此外：本文同时确定YUC3、10、11应该不参与离体叶片生根反应，而YUC7的作用目前尚未鉴明。）（注：拟南芥基因组中仅确定的11个YUC家族成员全部进行了研究）
评述植物离体器官的再生是植物无性繁殖中的关键问题，本研究通过详细内容、缜密思路、完整逻辑阐明了YUC基因家族在denove不定根再生中的作用，为后续完全揭开植物不定根发生的秘密，照亮了一盏明灯。本研究开拓了几个研究方向：1、YUC1、4是否为创伤反应的直接靶基因？其上游是否还存在其它调控网络？如果是，创伤反应是如何刺激YUC1、4基因表达的？如果不是，其中还存在什么秘密？2、既然YUC基因家族处于WOX基因家族的上游，那它们之间相互作用的机制是什么？是否还存在其它中间介质？这些问题都等待解答。
另外：值得思考的是：林木中YUC基因家族同源基因功能如何，是否发生了分化，以上研究是否能指导林木无性繁育技术的研发？
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