一片葉子竟能長出完整植物？陸科學家破解植物再生世紀難題

大陸山東農業大學研究團隊日前成功破解困擾科學界逾百年的植物細胞全能性機制之謎，首次完整揭示單一植物體細胞如何通過基因重編程發育為完整植株的全過程。這項重大突破16日於《細胞》（Cell）期刊線上發表，為作物遺傳改良與高效再生提供嶄新理論基礎。

據《濟寧新聞》報導，研究團隊歷經20年努力，以擬南芥為研究模型，發現氣孔前驅細胞在特定條件下可轉變為全能幹細胞。團隊通過掃描電子顯微鏡及雷射共聚焦活體成像等技術，首次完整記錄單一植物細胞分裂發育為完整植株的過程，有力回答學術界長期存在的疑惑。

據了解，植物生命科學領域，「單一體細胞如何發育成完整植株」這項問題，早在2005年即被國際著名學術期刊《科學》（Science）在創刊125週年時列為最具挑戰的125個關鍵科學問題之一。即植物細胞可去分化形成類似受精卵的全能幹細胞，進而發育為完整植株，此一現象廣泛存在於植物界，但背後分子機制始終未解。而該世紀難題終於迎來了解答。

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「就像一片葉子本應永遠是葉子，但它卻能『變身』為一株株新植物，這種『命運逆轉』如何發生？」山東農業大學教授張憲省與山東農業大學生科學院教授、副院長蘇英華道出研究初衷。

研究團隊將這個關鍵轉換狀態命名為「GMC-auxin」中間態。在這個狀態下，細胞經歷深度染色質重塑，使原本應發育成氣孔的前體細胞轉而成為全能幹細胞，最終發育為完整植株。

大陸中國科學院院士種康評價指出，這項研究在概念上取得重要突破，證實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理論基礎。另一位中科院院士楊維才也表示，這是該領域內的突破性進展。

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目前，研究團隊正在小麥、玉米和大豆等作物上進行相關實驗。張憲省教授表示，未來有望通過精準調控細胞全能性，實現作物優良品種的快速複製，有效縮短育種週期。