單個(gè)植物體細胞如何發(fā)育為完整植株？科研科學(xué)9月16日，著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《細胞》在線(xiàn)發(fā)表中國科學(xué)家的新突科研成果，首次完整揭示了這一全過(guò)程。破國該成果不僅破解了困擾科學(xué)界百余年的家破解植“植物細胞全能性”機制之謎，也為作物遺傳改良與高效再生提供了全新理論支撐。物細

　　氣孔前體細胞的兩條發(fā)育路徑的模式圖。受訪(fǎng)者提供

　　1902年“植物細胞全能性”概念被提出，性難題即植物細胞可脫分化形成類(lèi)似受精卵的世紀全能干細胞，進(jìn)而發(fā)育為完整植株，科研科學(xué)但其背后的新突分子機制始終未解。

　　為揭開(kāi)謎團，破國2005年起，家破解植論文通訊作者、物細山東農業(yè)大學(xué)張憲省教授率領(lǐng)的胞全科研團隊以擬南芥為研究對象開(kāi)啟探索。20年來(lái)，性難題團隊先后構建了單個(gè)體細胞直接發(fā)育成胚胎的實(shí)驗技術(shù)體系，以及誘導單細胞起源的體細胞胚胎發(fā)生的穩定體系，并首次發(fā)現細胞全能性激活的“開(kāi)關(guān)”是大量生長(cháng)素的積累。

　　植物體細胞重編程形成全能干細胞的分子調控網(wǎng)絡(luò )。受訪(fǎng)者提供

　　利用應用掃描電鏡、先進(jìn)的單細胞測序、顯微切割轉錄組測序與活體成像等前沿技術(shù)，科研人員首次捕捉到單個(gè)植物細胞的分裂全過(guò)程，直觀(guān)證實(shí)了植物細胞全能性的“單細胞起源”，回答了學(xué)術(shù)界長(cháng)期存在的疑惑。

　　團隊通過(guò)深入研究，找到了觸發(fā)細胞全能性的“關(guān)鍵鑰匙”：葉片氣孔前體細胞特有的基因SPCH，與人工誘導高表達的基因LEC2，二者協(xié)同作用形成“分子開(kāi)關(guān)”?！熬拖褶D動(dòng)一把鎖需要兩把鑰匙，缺一不可?！睆垜検≌f(shuō)。

　　張憲省教授（右）和蘇英華教授在討論。受訪(fǎng)者提供

　　論文通訊作者之一、山東農業(yè)大學(xué)教授蘇英華介紹，團隊完整記錄了細胞命運重塑的完整路徑，揭示了關(guān)鍵的命運分岔點(diǎn)。在從“普通細胞”轉變?yōu)椤叭芨杉毎钡年P(guān)鍵過(guò)渡狀態(tài)下，細胞發(fā)生了深度的染色質(zhì)重塑，大量沉默的基因被逐步激活，細胞命運軌跡由此產(chǎn)生分岔，為全能性的建立打開(kāi)了大門(mén)。

　　該研究在國際上首次全面解析了單個(gè)植物體細胞重編程形成全能干細胞并再生完整植株的分子機理。中國科學(xué)院院士種康認為，該研究不僅深化了對植物細胞全能性機理的理解，也為破解農業(yè)生物技術(shù)長(cháng)期存在的“再生瓶頸”開(kāi)辟了新路徑。據介紹，目前，該體系在小麥、玉米和大豆等作物的實(shí)驗正同步推進(jìn)。