【香港中通社九月十七日电】九月十六日,国际著名学术期刊《细胞》在线发表中国科学家的科研成果,完整揭示了单个植物体细胞如何发育为完整植株的全过程。
早在一九零二年,「植物细胞全能性」概念被提出,即植物细胞可脱分化形成类似受精卵的全能干细胞,进而发育为完整植株,但其背后的分子机制始终是科学界百年来的未解之谜。
较动物细胞而言,植物细胞具有更强的发育可塑性,在一定条件下,它们无需受精就能发育成胚胎,这种现象被称为「体细胞胚胎发生」。植物细胞还有著独特的「再生」能力,任意一种植物的体细胞在经历重编程后能够回到原始的干细胞状态,并进一步进入「体细胞胚胎发生」阶段,最终再生为一株完整的植株。
为揭开谜团,二00五年起,论文通讯作者、山东农业大学张宪省教授率领的科研团队以拟南芥为研究对象开启探索。二十年来,团队先后构建了单个体细胞直接发育成胚胎的实验技术体系,以及诱导单细胞起源的体细胞胚胎发生的稳定体系,并首次发现细胞全能性激活的「开关」是大量生长素的积累。
山东农业大学张宪省和苏英华教授研究团队利用先进的单细胞测序、活体成像等前沿技术,首次捕捉到单个植物细胞的分裂全过程,直观证实了植物细胞全能性的「单细胞起源」,回答了学术界长期存在的疑惑。
论文通讯作者之一、山东农业大学教授苏英华介绍,团队完整记录了细胞命运重塑的完整路径,揭示了关键的命运分岔点。在从「普通细胞」转变为「全能干细胞」的关键过渡状态下,细胞发生了深度的染色质重塑,大量沉默的基因被逐步激活,细胞命运轨迹由此产生分岔,为全能性的建立打开了大门。◇