科研新突破　中國科學家破解植物細胞全能性世紀難題

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科研新突破　中國科學家破解植物細胞全能性世紀難題

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2025-09-17 12:04 |

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　　香港中通社9月17日電　9月16日，國際著名學術期刊《細胞》在線發表中國科學家的科研成果，完整揭示了單個植物體細胞如何發育為完整植株的全過程。

　　早在1902年，“植物細胞全能性”概念被提出，即植物細胞可脫分化形成類似受精卵的全能幹細胞，進而發育為完整植株，但其背後的分子機制始終是科學界百年來的未解之謎。

　　較動物細胞而言，植物細胞具有更強的發育可塑性，在一定條件下，它們無需受精就能發育成胚胎，這種現象被稱為“體細胞胚胎發生”。植物細胞還有著獨特的“再生”能力，任意一種植物的體細胞在經歷重編程後能够回到原始的幹細胞狀態，並進一步進入“體細胞胚胎發生”階段，最終再生為一株完整的植株。

　　為揭開謎團，2005年起，論文通訊作者、山東農業大學張憲省教授率領的科研團隊以擬南芥為研究對象開啟探索。20年來，團隊先後構建了單個體細胞直接發育成胚胎的實驗技術體系，以及誘導單細胞起源的體細胞胚胎發生的穩定體系，並首次發現細胞全能性激活的“開關”是大量生長素的積累。

　　山東農業大學張憲省和蘇英華教授研究團隊利用先進的單細胞測序、活體成像等前沿技術，首次捕捉到單個植物細胞的分裂全過程，直觀證實了植物細胞全能性的“單細胞起源”，回答了學術界長期存在的疑惑。

　　論文通訊作者之一、山東農業大學教授蘇英華介紹，團隊完整記錄了細胞命運重塑的完整路徑，揭示了關鍵的命運分岔點。在從“普通細胞”轉變為“全能幹細胞”的關鍵過渡狀態下，細胞發生了深度的染色質重塑，大量沉默的基因被逐步激活，細胞命運軌跡由此產生分岔，為全能性的建立打開了大門。

　　目前，該體系在小麥、玉米、大豆等作物上的實驗正同步推進。張憲省表示，未來可通過精準調控細胞全能性，實現作物優良品種的“快速克隆”，大幅度縮短育種周期，為珍稀作物種質資源的高效保護注入新動力。（完）