山东农业大学科研团队：首次完整揭示单个体细胞如何发育成完整植株

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 魏海政 通讯员 王静）“单个体细胞如何发育成完整植株？”这个问题被《科学》杂志列为“最具挑战的125个关键科学问题之一”，也是植物生命科学领域悬而未决的世界难题。如今，这一问题被中国团队破解。

9月16日，国际著名学术期刊《细胞》（Cell）在线发表中国科学家的科研成果，山东农业大学张宪省教授和苏英华教授研究团队首次在模式植物拟南芥中以确凿证据证实植物细胞全能性源于单细胞，完整揭示了单个植物体细胞如何发育为完整植株的全过程。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。     

自2005年起，张宪省教授率领的科研团队以拟南芥为模型开启探索，开启了一场持续20年的科研“马拉松”。20年来，该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和诱导单细胞起源的体细胞胚胎发生稳定体系，并首次发现细胞全能性激活的“开关”是大量生长素的积累。科研人员利用应用扫描电镜、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，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”，回答了学术界的疑惑。

该团队通过深入研究，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”。张宪省教授介绍，这一转变并非轻而易举，就像一只上锁的宝箱，必须两把钥匙同时转动才能开启。科研人员成功找到了这两把关键的“基因钥匙”，让细胞摆脱既定的命运，踏上“创造生命”的新征程。

目前，该体系在小麦、玉米、大豆等作物上的实验正同步推进。张宪省表示，未来或可通过精准调控细胞全能性，实现作物优良品种的“快速克隆”，大幅度缩短育种周期，精准设计育种，这将为珍稀作物种质资源的高效保护、植物合成生物学注入新动力。

中国科学院院士种康认为，该研究在国际上首次明确了植物全能干细胞的起源，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。                 

苏英华教授与团队老师细致观察拟南芥体细胞胚胎发生情况 学校供图