新突破！中国科学家破解“世纪难题”：揭开植物细胞全能性的秘密

近日，中国科研团队在植物生命科学领域取得了一项具有里程碑意义的突破——首次完整揭示单个植物体细胞如何通过基因重编程、脱分化并再生为完整植株，破解了长期困扰国际学界的“植物细胞全能性”机理。这一成果由山东农业大学张宪省、苏英华等学者领衔的团队完成，并已在线发表于国际权威期刊《Cell》。

什么是“植物细胞全能性”，为什么它是世纪难题？

“植物细胞全能性”指的是植物体内任意一个体细胞在特定条件下，能够脱分化形成类似受精卵的全能干细胞（或胚样体），进而发育成完整植株的能力。几十年来，尽管植物再生现象在实验室和农业实践中被广泛观察到，但其分子起源、关键触发因子和细胞命运转换的全过程一直未被清晰解析，因此被《Science》等顶级期刊列为极具挑战性的若干科学问题之一。

本次研究的核心发现

张宪省团队通过结合单细胞测序、活体成像、基因功能操控等先进技术，首次在单细胞分辨率上“实时”捕捉到了体细胞如何启动重编程程序、建立全能状态并进入体细胞胚胎发生的全过程。研究不仅鉴定出触发细胞命运逆转的关键转录因子和信号通路，还揭示了染色质重塑、表观修饰与细胞代谢重编程在其中的协同作用。研究成果在国际上首次明确了“植物全能干细胞”的起源与形成机制。

权威评价与学术意义

中国科学院院士等多位专家在媒体评论中指出，这是植物发育生物学领域的重大突破：它不仅填补了基础理论上的空白，还为长期困扰作物遗传改良和组织培养的“再生瓶颈”提供了新的思路和理论支撑。该工作被认为将长期影响植物再生、遗传转化与发育生物学的研究范式。

应用前景：从实验室到田间的可能路径

从应用角度看，这一发现具有广泛且现实的潜力：

快速克隆优良品种：通过精准调控细胞全能性，可以在细胞层面将优良个体迅速“克隆”出来，显著缩短育种周期，并提高繁育效率。
解决转基因与基因编辑的再生瓶颈：许多作物在进行基因编辑或外源基因导入时受制于难以得到高效再生体系。明确了全能性机制后，可有针对性地设计再生策略，扩大基因编辑在更多农作物上的应用。
珍稀种质资源保护与恢复：能够在体细胞水平高效再生，意味着对濒危或难以通过常规繁殖方式保存的植物有更强的保护手段。

技术与伦理思考

尽管科研价值与应用前景令人振奋，但也需理性看待两点：首先，从实验到产业化、从模式植物到作物的跨物种推广仍需大量工作——不同植物的再生能力与调控机制存在差异，实验室成果尚需在多种作物（如小麦、玉米、大豆等）上进行验证与优化。其次，应在科技发展与生态伦理之间保持平衡，规范基因操控与快速克隆等技术的使用，避免可能的生物多样性风险与滥用问题。

结语：一项“基础-应用”并重的突破

这次由中国科学家完成的突破，既是对基础科学长期好奇心的重要回应，也是对农业科技现实难题的直接贡献。它再次证明了基础研究对国家科技实力与产业竞争力的深远影响。未来，随着研究的深入和跨学科合作的推进，我们有望看到这类发现从显微镜下走向田间地头，真正将科学进步转化为粮食安全、生态保护与农业可持续发展的具体成果。