离体的植物器官具有强大的能力,可以从剩余组织的部分再生新的器官,然后形成一个完整的植物。例如,拟南芥叶片外植体可以在不经任何外源激素处理下从切割部位再生出不定根。这个过程被称为根从头再生(de novo root regeneration)。然而,根从头再生过程中潜在的精确调控机制还不完全清楚。正如老年人的组织修复能力下降一样,植物的再生能力也随着年龄的增长而下降。已知离体的拟南芥叶片外植体随着年龄的增长,其再生出不定根的能力将逐渐下降。气体激素乙烯长期以来被认为是一种植物衰老激素,能够协同植物体内、体外信号,促进叶片的衰老。在本课题研究中,我们将探究植物再生率随其年龄降低的原因,进一步研究是否与植物激素乙烯有关系。首先,我们观察到植物激素乙烯处理以及乙烯信号通路核心转录因子ETHYLENE INSENSITIVE 3(EIN3)的转录活性提高都可以对根从头再生效率起到强烈抑制作用,相反在缺乏EIN3及其同源蛋白EIL1的乙烯不敏感双重突变体(ein3 eil1)中则表现出更高的根从头再生能力。先前的研究报道表明,根从头再生体系的建立需要WUSCHEL RELATED HOMEOBOX 11(WOX11)/WOX12和WOX5/WOX7两组基因的连续诱导表达。进一步研究发现EIN3蛋白直接结合在WOX11和WOX5基因的启动子区域并抑制其转录。此外,年老的植物展现出EIN3转录和活性的提高,且抑制了WOX11和WOX5的表达。与此同时,我们观察发现在22天大小野生型植物的叶片外植体中根从头再生效率显著下降,然而在ein3 eil1突变体中,30天大小植物的叶片外植体仍然呈现较高的根从头再生效率。综上所述,这些结果表明,植物年龄利用EIN3作为负调控因子,在某种程度上通过抑制WOX基因的活化,来实现对根从头再生的抑制。