植物細(xì)胞如何從單個(gè)體細(xì)胞蛻變?yōu)橥暾仓辏窟@一困擾科學(xué)界百余年的謎題，終于被中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)破解。著名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》近日在線發(fā)表了一項(xiàng)突破性成果，首次完整呈現(xiàn)了植物體細(xì)胞重編程為全能干細(xì)胞并發(fā)育成完整植株的全過程，為作物遺傳改良和高效再生技術(shù)提供了全新理論依據(jù)。4ly28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

1902年，科學(xué)家首次提出“植物細(xì)胞全能性”概念，認(rèn)為植物細(xì)胞可通過脫分化形成類似受精卵的全能干細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)育為完整植株。然而，這一過程的分子機(jī)制始終未被闡明。2005年起，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)以擬南芥為模型，開啟了長(zhǎng)達(dá)20年的探索。團(tuán)隊(duì)先后建立了單個(gè)體細(xì)胞直接發(fā)育為胚胎的實(shí)驗(yàn)技術(shù)體系，以及誘導(dǎo)單細(xì)胞起源的體細(xì)胞胚胎發(fā)生的穩(wěn)定體系，并首次發(fā)現(xiàn)細(xì)胞全能性激活的關(guān)鍵在于大量生長(zhǎng)素的積累。4ly28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

通過應(yīng)用掃描電鏡、單細(xì)胞測(cè)序、顯微切割轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和活體成像等前沿技術(shù)，科研人員首次捕捉到單個(gè)植物細(xì)胞的分裂全過程，直觀證實(shí)了植物細(xì)胞全能性的“單細(xì)胞起源”。這一發(fā)現(xiàn)回答了學(xué)術(shù)界長(zhǎng)期存在的爭(zhēng)議：植物細(xì)胞是否真的能從單個(gè)細(xì)胞開始，獨(dú)立完成從體細(xì)胞到完整植株的蛻變。4ly28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

研究進(jìn)一步揭示，觸發(fā)細(xì)胞全能性的“分子開關(guān)”由兩部分組成：葉片氣孔前體細(xì)胞特有的基因SPCH，與人工誘導(dǎo)高表達(dá)的基因LEC2。二者協(xié)同作用，如同轉(zhuǎn)動(dòng)一把鎖需要兩把鑰匙，缺一不可。“這一機(jī)制解釋了為什么并非所有細(xì)胞都能激活全能性，只有特定基因組合才能開啟重編程過程。”團(tuán)隊(duì)成員介紹。4ly28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

科研人員完整記錄了細(xì)胞命運(yùn)重塑的路徑，發(fā)現(xiàn)從“普通細(xì)胞”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭芨杉?xì)胞”的關(guān)鍵過渡狀態(tài)下，細(xì)胞發(fā)生了深度的染色質(zhì)重塑。大量原本沉默的基因被逐步激活，細(xì)胞命運(yùn)軌跡由此產(chǎn)生分岔，為全能性的建立打開了大門。這一過程類似于重新編程一臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過改寫“基因代碼”改變細(xì)胞的發(fā)育方向。4ly28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

該研究在國(guó)際上首次全面解析了單個(gè)植物體細(xì)胞重編程為全能干細(xì)胞并再生完整植株的分子機(jī)理。專家認(rèn)為，這一成果不僅深化了對(duì)植物細(xì)胞全能性機(jī)制的理解，更為破解農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中的“再生瓶頸”提供了新路徑。目前，相關(guān)技術(shù)體系已在小麥、玉米和大豆等作物中展開實(shí)驗(yàn)，有望推動(dòng)作物遺傳改良和高效再生技術(shù)的突破。4ly28資訊網(wǎng)——每日最新資訊28at.com

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