植物生命科學(xué)領(lǐng)域百年未解的世界難題迎來重大突破。由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)完成的“單個(gè)體細(xì)胞發(fā)育為完整植株的分子機(jī)制”研究，近日登上國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》雜志。這項(xiàng)成果首次系統(tǒng)闡釋了植物細(xì)胞全能性的實(shí)現(xiàn)路徑，為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)突破再生障礙提供了理論支撐。

“植物細(xì)胞全能性”概念自提出以來，始終困擾著全球科學(xué)家。該理論認(rèn)為，成熟植物細(xì)胞可通過脫分化形成具有發(fā)育成完整植株能力的全能干細(xì)胞，但具體調(diào)控機(jī)制始終未明。這項(xiàng)研究首次完整呈現(xiàn)了從體細(xì)胞到全能干細(xì)胞，最終發(fā)育為新植株的全過程，填補(bǔ)了植物發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵空白。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人介紹，團(tuán)隊(duì)通過多組學(xué)聯(lián)合分析技術(shù)，在擬南芥和水稻中鑒定出調(diào)控細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的核心基因網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，特定轉(zhuǎn)錄因子組合的協(xié)同作用，是決定細(xì)胞能否突破原有發(fā)育限制的關(guān)鍵。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)認(rèn)知，為作物遺傳改良開辟了新方向。

中國科學(xué)院院士楊維才評(píng)價(jià)，這項(xiàng)研究解決了《科學(xué)》雜志2005年提出的“最具挑戰(zhàn)科學(xué)問題”之一，標(biāo)志著我國在植物發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。種康院士指出，研究揭示的分子機(jī)制不僅深化了基礎(chǔ)理論認(rèn)知，更為解決作物組織培養(yǎng)中的再生難題提供了關(guān)鍵線索。

據(jù)科研人員透露，該成果已應(yīng)用于小麥、玉米等主要作物的遺傳轉(zhuǎn)化體系優(yōu)化。通過精準(zhǔn)調(diào)控相關(guān)基因表達(dá)，可使作物再生效率提升3-5倍，這對(duì)加速分子設(shè)計(jì)育種進(jìn)程具有重要戰(zhàn)略意義。目前，團(tuán)隊(duì)正與多家種業(yè)企業(yè)合作開展技術(shù)轉(zhuǎn)化。