植物單個體細胞如何蛻變為完整植株？這一困擾科學界百余年的謎題，近日被中國科研團隊破解。國際頂級學術期刊《細胞》在線刊發了這項突破性成果，首次系統闡明了植物細胞全能性從激活到完整植株再生的分子機制，為作物遺傳改良和高效再生技術開辟了新路徑。

1902年，科學家首次提出"植物細胞全能性"概念，指出植物細胞可通過脫分化形成類似受精卵的全能干細胞，進而發育為完整植株。然而，這一過程的分子調控機制始終未被破解。山東農業大學張憲省教授團隊歷時20年攻關，以模式植物擬南芥為研究對象，構建了單個體細胞直接發育成胚胎的技術體系，并首次發現生長素大量積累是激活細胞全能性的關鍵"開關"。

研究團隊運用掃描電鏡、單細胞測序、顯微切割轉錄組測序及活體成像等前沿技術，首次完整記錄了單個植物細胞分裂重編程的全過程。實驗證實，植物細胞的全能性具有"單細胞起源"特性，這一發現直接回應了學術界長期存在的爭議。

在分子機制層面，科研人員發現了調控細胞命運轉變的"雙鑰匙"模型：葉片氣孔前體細胞特有的SPCH基因與人工誘導高表達的LEC2基因協同作用，形成激活細胞全能性的"分子開關"。研究負責人比喻："這就像開鎖需要兩把鑰匙同時插入，缺一不可。"

進一步研究顯示，當普通細胞向全能干細胞轉變時，細胞內會發生深度染色質重塑，大量原本沉默的基因被激活，導致細胞命運軌跡產生分岔。這種分子層面的"重編程"過程，為全能性建立打開了通道。研究團隊完整繪制了細胞命運重塑的路徑圖，精準定位了關鍵分岔點。

中國科學院院士種康評價，這項研究不僅深化了人類對植物發育生物學的基本認知，更為解決農業生物技術中的"再生瓶頸"問題提供了理論支撐。據悉，該技術體系已在小麥、玉米、大豆等主要作物中開展實驗驗證，有望推動作物遺傳改良技術的重大突破。