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
近日,记者由河源出发,驱车近2000公里,用5天时间深入探寻青海绿水青山的“颜值”、金山银山的 “价值”  这是尖扎县境内的黄河风光。如今,化隆县还强化“青”字号拉面品牌培育,不断提升青海拉面产业的标准化、规模化、产业化、品牌化建设水平。
21
4月20日是首个全国“全民阅读活动周”首日,各地举行读书分享、诵读经典等丰富多彩的活动,传递书香。4月20日是首个全国“全民阅读活动周”首日,各地举行读书分享、诵读经典等丰富多彩的活动,传递书香。
21
2025年8月27日拍摄的羌塘国家级自然保护区那曲地区管理局尼玛县玛依管护站野生动物专业管护队员罗布与站里收养的藏羚羊幼崽。羌塘国家级自然保护区地处藏北,这里平均海拔超过4500米,栖息着藏羚羊、野牦牛、藏野驴、雪豹等多种珍稀动物,其中国家一级保护野生动物10种,国家二级保护野生动物21种,被誉为“野生动物的乐园”。
21
4月17日,美国青年乒乓球队队员在宁夏银川西夏陵博物馆内体验互动游戏。4月16日至19日,中美“乒乓外交”55周年纪念活动暨美国青年乒乓球队走进宁夏系列活动在宁夏举行。4月16日至19日,中美“乒乓外交”55周年纪念活动暨美国青年乒乓球队走进宁夏系列活动在宁夏举行。
20
4月17日,在通辽市科尔沁左翼中旗花吐古拉镇,农机手驾驶农机翻地(无人机照片)。近日,内蒙古通辽市大田春播按下“加速键”,近两千万亩玉米整地工作已近尾声,即将迎来播种高峰期。
20
4月19日,2026年“广西三月三·八桂嘉年华”文化旅游品牌活动继续在南宁市民歌湖举行,动力伞编队在民歌湖上空表演。当日是农历三月初三,不少地方举行丰富多彩的民俗活动,欢度“三月三”传统节日。
20
4月19日,2026北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松在北京亦庄举行。4月19日,2026北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松在北京亦庄举行。4月19日,2026北京亦庄半程马拉松暨人形机器人半程马拉松在北京亦庄举行。
19
4月18日,小女孩在上海市黄浦区新天地东台里举办的花卉市集上打卡拍照。4月18日,以“海上花开,马上精彩”为主题的2026上海国际花卉节开幕。4月18日,以“海上花开,马上精彩”为主题的2026上海国际花卉节开幕。
19
4月18日,参加第43届潍坊国际风筝会万人风筝放飞活动的风筝爱好者在放飞风筝。4月18日,第43届潍坊国际风筝会在山东省潍坊市世界风筝公园开幕并举行万人风筝放飞活动。4月18日,第43届潍坊国际风筝会在山东省潍坊市世界风筝公园开幕并举行万人风筝放飞活动。
19
这是4月17日在四川省广安市境内拍摄的西渝高铁双碉楼特大桥架梁作业现场(无人机照片)。
18
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