全球首次破解植物“重生”密碼 山東3代科研人歷時20年攻克世紀難題

       齊魯網·閃電新聞9月16日訊 “發出來了！發出來了！”

       9月16日22點31分，山東農業大學會議室燈火通明，伴隨著此起彼伏的掌聲，國際著名學術期刊《細胞》（Cell）正式在線發表山東農業大學科研團隊重大理論成果，首次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，成功破解了困擾科學界百余年的“植物細胞全能性”機制之謎，為作物遺傳改良與高效再生提供了全新理論支撐。同時，這一成果也回答了2005年國際頂尖學術期刊《科學》（Science）在其創刊125周年時提出的最具挑戰的125個關鍵科學問題之一。

       “我們3代人接力，用了整整20年，才解開這道世紀難題”，論文通訊作者、山東農業大學小麥育種全國重點實驗室主任張憲省話語間滿既辛酸又激動。

       據了解，一片葉子、一個細胞，在特定條件下，可能重新長成一棵參天大樹。這種植物獨有的“逆天改命”能力被稱為“植物細胞全能性”。早在1902年，“植物細胞全能性”概念就被提出，但始終未被證實。

       為了破解這個謎，科研團隊通過在擬南芥葉細胞上做熒光標記，先后拍攝了近40萬照片，反復嘗試，才首次解構并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”。然后，科研團隊利用單細胞測序、生物信息技術等前沿技術，從成千上萬個細胞中提取了600多個GB的基因數據。經過反復分析，團隊才構建出完整的基因調控網絡，最終確定了能主導細胞命運的兩個基因。

       “這兩個關鍵基因就好比兩把鑰匙，當這兩把鑰匙同時轉動，才能促進植物生長素合成，細胞就會朝著胚胎的方向發展。有了這兩把鑰匙，通過施加一定的條件，就能讓植物細胞轉變成全能性干細胞，從而長出新的植株。”張憲省說。

“這項成果在國際上首次明確了植物全能干細胞的起源，證明植物再生可由特定譜系細胞直接觸發，為作物再生體系優化提供了理論藍圖，也為破解農業生物技術長期存在的‘再生瓶頸’，開辟了新路徑。這標志著中國在植物發育和生物技術研究領域為世界作出了里程碑式的貢獻！”中國科學院院士種康給予高度評價。