山东农大破解科学界百年未解之谜:植物重生密码！

单个体细胞如何发育成完整植株？这是困扰科学界一个多世纪的难题，《科学》杂志甚至将其列为本世纪最具挑战性的科学问题之一。

这道世纪之问终于迎来了来自中国科学家的答案！

北京时间9月16日22时30分，全球顶级学术期刊《细胞》在线发表山东农业大学研究团队论文，首次揭示了单个体细胞发育成完整植株背后的分子机制。

这标志着中国在植物发育和生物技术研究领域为世界作出了里程碑式的贡献！

这项研究源于1902年提出的“植物细胞全能性”概念。这一概念认为，植物的每个细胞均包含该物种全部遗传信息，在适宜条件下，可以发育成“全能干细胞”，进而长成完整植株。

然而，从概念提出至今，120多年过去了，其分子机理始终未解。

究竟难在何处？

就像孙悟空拔一撮毫毛变出千百只猴子，过程看似轻松，但毫毛为何能“成猴”、普通细胞如何能“再生”为完整植株——这背后的机制，却是植物生物学领域长期未解的难题。

2005年，《科学》杂志发布“世纪的未解科学难题”，“植物细胞如何保持全能性”即位列其中。同年，山东农业大学张宪省教授带领团队以拟南芥为研究对象，开启了长达二十年的机制探索之旅。

二十年磨一剑。从搭建实验体系到掌握单细胞测序、显微切割转录组与活体成像等前沿技术，历经十数万次实验，团队最终揭示了单细胞“再生”为完整植物的分子路径。

他们发现，拟南芥叶片体细胞必须合成大量生长素，才能逆转为“全能干细胞”。而这一过程依赖于两个关键基因——气孔前体细胞特有基因SPCH和人工诱导高表达基因LEC2的协同作用。

“这两个基因如同两把钥匙，共同转动了细胞命运的齿轮，打开了植物细胞全能性的大门。”论文通讯作者之一、山东农业大学生命科学学院副院长苏英华解释道。研究团队首次实现了对单细胞分裂全过程的活体成像记录，直观证实了“植物细胞全能性”起源于单个细胞。

这一发现不仅揭示了细胞命运重塑的完整路径，更为作物育种提供了全新的思路与工具。

苏英华举例说，传统水稻杂交育种需8-10年，即便利用南繁技术缩短周期，仍耗时较长。若应用单细胞“再生”体系，在实验室内即可实现优良杂交后代的无性扩繁，“固定”杂种优势，有望大幅加快育种进程。

该机制在植物快繁、生物技术育种、合成生物学等领域具有广阔应用前景，将为农业科技带来新的突破。目前，团队正将研究成果拓展至小麦、玉米、大豆等作物的育种实验中。

“种子是农业的‘芯片’，必须牢牢攥在中国人自己手里。”张宪省说，“我们相信，用自己的手，定能端稳中国的饭碗。”