在植物生命科學(xué)領(lǐng)域有一個世界難題——單個體細(xì)胞如何發(fā)育成完整植株。9月16日，國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊的論文，首次完整揭示了這一全過程。

論文通訊作者、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張憲省介紹，與動物細(xì)胞相比，植物細(xì)胞具有更強(qiáng)的發(fā)育可塑性，在一定條件下，它們無需受精就能發(fā)育成胚胎，并且擁有獨特的“再生”能力。但它們?nèi)绾螐?ldquo;普通細(xì)胞”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;全能性胚胎”，已困擾科學(xué)界百余年。

經(jīng)過20年的研究，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在葉片氣孔的母細(xì)胞富含高量生長素的情況下，大量轉(zhuǎn)錄因子形成高度耦合的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而激活下游的胚胎發(fā)生程序，也就是單個植物體細(xì)胞通過基因重編程改變了“命運(yùn)”，最終發(fā)育為完整植株。

植物體細(xì)胞重編程形成全能干細(xì)胞的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。（受訪單位供圖）

張憲省介紹，這一發(fā)現(xiàn)首次定義了“普通細(xì)胞”向“全能性胚胎”轉(zhuǎn)變的分子路徑，有助于理解植物細(xì)胞發(fā)育的根本規(guī)律，為作物遺傳改良與高效再生提供了全新理論支撐，也為珍稀植物種質(zhì)資源的高效保護(hù)、植物合成生物學(xué)發(fā)展注入了新動力。

相關(guān)研究成果在小麥、玉米和大豆等作物上的實驗正同步推進(jìn)。

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