山東農(nóng)業(yè)大學科研團隊在國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）發(fā)表突破性研究成果，首次完整呈現(xiàn)單個植物體細胞發(fā)育為完整植株的動態(tài)過程，成功破解困擾科學界百余年的“植物細胞全能性”核心機制。這一發(fā)現(xiàn)不僅填補了植物再生領域的理論空白，更為作物遺傳改良與高效再生技術提供了全新理論框架，同時回應了2005年《科學》（Science）雜志提出的125個最具挑戰(zhàn)性科學問題之一。

該團隊通過20年三代科研人員的接力研究，以擬南芥為模型，運用熒光標記技術追蹤單個葉細胞的分裂軌跡，累計拍攝近40萬張顯微圖像，首次捕捉到細胞全能性表達的完整動態(tài)。研究進一步結(jié)合單細胞測序與生物信息學分析，從海量數(shù)據(jù)中篩選出600GB的基因表達信息，構(gòu)建出細胞命運調(diào)控的完整網(wǎng)絡，最終鎖定兩個關鍵基因。

“這兩個基因如同雙保險鎖，只有同時激活才能啟動生長素合成，引導細胞向胚胎方向分化?！闭撐耐ㄓ嵶髡?、小麥育種全國重點實驗室主任張憲省解釋道，“通過調(diào)控這兩個基因，配合特定環(huán)境條件，可使普通植物細胞逆轉(zhuǎn)為具有再生能力的干細胞，最終發(fā)育成完整植株?！?/p>

植物細胞全能性概念自1902年提出以來，始終缺乏直接證據(jù)。該研究首次證實，植物再生過程可由特定譜系細胞直接觸發(fā)，無需經(jīng)過多細胞階段。這一發(fā)現(xiàn)為優(yōu)化作物再生體系提供了理論藍圖，有望突破農(nóng)業(yè)生物技術中長期存在的“再生瓶頸”，推動基因編輯、克隆繁殖等技術的實際應用。

中國科學院院士種康評價稱：“這項成果標志著中國在植物發(fā)育生物學領域?qū)崿F(xiàn)了里程碑式突破，不僅明確了植物全能干細胞的起源機制，更為全球作物改良開辟了新路徑。”目前，團隊正將研究成果應用于小麥、玉米等主要作物的遺傳改良實踐。