科研新突破!我国科学家破解植物细胞全能性世纪难题

2025-09-17 06:54来源: 人民日报客户端

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  单个植物体细胞如何发育为完整植株?9月16日,著名学术期刊《细胞》在线发表中国科学家的科研成果,首次完整揭示了这一全过程。该成果不仅破解了困扰科学界百余年的“植物细胞全能性”机制之谜,也为作物遗传改良与高效再生提供了全新理论支撑。

科研新突破!我国科学家破解植物细胞全能性世纪难题

  气孔前体细胞的两条发育路径的模式图。受访者提供

  1902年“植物细胞全能性”概念被提出,即植物细胞可脱分化形成类似受精卵的全能干细胞,进而发育为完整植株,但其背后的分子机制始终未解。

  为揭开谜团,2005年起,论文通讯作者、山东农业大学张宪省教授率领的科研团队以拟南芥为研究对象开启探索。20年来,团队先后构建了单个体细胞直接发育成胚胎的实验技术体系,以及诱导单细胞起源的体细胞胚胎发生的稳定体系,并首次发现细胞全能性激活的“开关”是大量生长素的积累。

科研新突破!我国科学家破解植物细胞全能性世纪难题

  植物体细胞重编程形成全能干细胞的分子调控网络。受访者提供

  利用应用扫描电镜、先进的单细胞测序、显微切割转录组测序与活体成像等前沿技术,科研人员首次捕捉到单个植物细胞的分裂全过程,直观证实了植物细胞全能性的“单细胞起源”,回答了学术界长期存在的疑惑。

  团队通过深入研究,找到了触发细胞全能性的“关键钥匙”:叶片气孔前体细胞特有的基因SPCH,与人工诱导高表达的基因LEC2,二者协同作用形成“分子开关”。“就像转动一把锁需要两把钥匙,缺一不可。”张宪省说。

科研新突破!我国科学家破解植物细胞全能性世纪难题

  张宪省教授(右)和苏英华教授在讨论。受访者提供

  论文通讯作者之一、山东农业大学教授苏英华介绍,团队完整记录了细胞命运重塑的完整路径,揭示了关键的命运分岔点。在从“普通细胞”转变为“全能干细胞”的关键过渡状态下,细胞发生了深度的染色质重塑,大量沉默的基因被逐步激活,细胞命运轨迹由此产生分岔,为全能性的建立打开了大门。

  该研究在国际上首次全面解析了单个植物体细胞重编程形成全能干细胞并再生完整植株的分子机理。中国科学院院士种康认为,该研究不仅深化了对植物细胞全能性机理的理解,也为破解农业生物技术长期存在的“再生瓶颈”开辟了新路径。据介绍,目前,该体系在小麦、玉米和大豆等作物的实验正同步推进。

  作者:喻思南 王静

[责任编辑: ]
阅读剩余全文(
为你推荐
3月5日下午,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平参加他所在的十四届全国人大四次会议江苏代表团审议。
06
3月6日,十四届全国人大四次会议在北京梅地亚中心新闻发布厅举行记者会。国家发展和改革委员会主任郑栅洁、财政部部长蓝佛安、商务部部长王文涛、中国人民银行行长潘功胜、中国证券监督管理委员会主席吴清就发展改革、财政预算、商务、金融证券等相关问题回答中外记者提问。
06
“十四五”时期,我国绿色低碳转型步伐加快,生态环境质量持续改善,美丽中国建设迈出重大步伐。“十四五”时期,我国绿色低碳转型步伐加快,生态环境质量持续改善,美丽中国建设迈出重大步伐。
06
3月5日,体检机构的代办员在抚顺市望花区和平街道雷锋社区代办站为居民量血压。辽宁省抚顺市望花区雷锋社区在2013年创立党员家庭代办站,为有困难的居民无偿提供家政、代缴各类费用、代办各类证件、代买帮办跑腿等服务。
06
3月5日,第十四届全国人民代表大会第四次会议首场“部长通道”集中采访活动在北京人民大会堂举行。
05
3月5日,十四届全国人大四次会议开幕会在北京人民大会堂举行。
05
3月5日,第十四届全国人民代表大会第四次会议首场“代表通道”集中采访活动在北京人民大会堂举行。
05
3月1日,广西南宁市邕宁区蒲庙镇村民忙着春耕春管,田园里一派繁忙景象(无人机照片)。科技自立自强,呼应惊蛰“破土而出”的生命力,代表委员聚焦新质生产力,推动基础研究突破、关键技术攻关,让科技成为“第一动能”。
05
3月5日,第十四届全国人民代表大会第四次会议在北京人民大会堂开幕。党和国家领导人习近平、李强、王沪宁、蔡奇、丁薛祥、李希、韩正等出席大会。摄影:谢环驰 
05
全国政协十四届四次会议在北京人民大会堂举行开幕会。
04
载入更多资讯
返回
返回

点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

点击右上角QQ

点击浏览器下方“”分享QQ好友Safari浏览器请点击“”按钮