中國(guó)科學(xué)家破解植物再生密碼一、植物再生：生命科學(xué)的“世紀(jì)之問”在地球39萬余種植物的生命歷程中，從一粒種子萌發(fā)為參天大樹，從一段枝條再生出完整植株，這種“枯木逢春”“斷枝生芽”的神奇能力，始終是生命科學(xué)領(lǐng)域最具吸引力的謎題之一。植物為何能在整個(gè)生命周期中持續(xù)產(chǎn)生新的枝、葉、花、果？單個(gè)體細(xì)胞如何突破分化限制，重新獲得發(fā)育為完整植株的“全能性”？這些問題不僅是植物學(xué)研究的核心命題，更被《科學(xué)》雜志列為“最具挑戰(zhàn)的125個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問題”之一，困擾科學(xué)界百余年。植物再生的奧秘，本質(zhì)上是干細(xì)胞的調(diào)控藝術(shù)。作為植物生長(zhǎng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”，干細(xì)胞群分布于莖尖、根尖等“生長(zhǎng)中樞”，通過精準(zhǔn)的分裂與分化，繪制出植物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)藍(lán)圖。全球植物形態(tài)的多樣性，正是干細(xì)胞活性精妙調(diào)控的直觀體現(xiàn)。然而，長(zhǎng)期以來，科學(xué)家對(duì)“干細(xì)胞如何維持自身功能”“體細(xì)胞如何重編程為全能干細(xì)胞”等關(guān)鍵機(jī)制知之甚少，這不僅制約了植物基礎(chǔ)研究的突破，更成為作物遺傳改良、高效再生技術(shù)發(fā)展的“卡脖子”瓶頸。二、從“細(xì)胞全能性”到“干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)”：中國(guó)科學(xué)家的雙突破2025年，中國(guó)植物科學(xué)領(lǐng)域迎來歷史性突破。兩支頂尖科研團(tuán)隊(duì)分別在《細(xì)胞》《科學(xué)》兩大國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表成果，從不同維度破解了植物再生的核心密碼。9月16日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張憲省教授、蘇英華教授團(tuán)隊(duì)率先在《細(xì)胞》雜志刊文，首次完整揭示了單個(gè)植物體細(xì)胞發(fā)育為完整植株的全過程。研究發(fā)現(xiàn)，植物體細(xì)胞可通過脫分化形成類似受精卵的全能干細(xì)胞，這一過程涉及復(fù)雜的基因表達(dá)重編程和表觀遺傳調(diào)控。中國(guó)科學(xué)院院士楊維才評(píng)價(jià)其為“重大突破性進(jìn)展”，種康院士則指出，該研究明確了植物全能干細(xì)胞的起源，為解決農(nóng)業(yè)生物技術(shù)中長(zhǎng)期存在的“再生瓶頸”（即部分作物難以通過體細(xì)胞培養(yǎng)再生植株）開辟了新路徑。例如，在番茄、小麥等作物育種中，再生效率低一直限制著基因編輯技術(shù)的應(yīng)用，此次發(fā)現(xiàn)有望通過調(diào)控全能干細(xì)胞形成的關(guān)鍵基因，顯著提升再生成功率。12月5日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心楊衛(wèi)兵團(tuán)隊(duì)的研究成果在《科學(xué)》雜志發(fā)表，聚焦“干細(xì)胞如何維持自身功能”這一核心問題。研究團(tuán)隊(duì)將目光投向植物細(xì)胞的“外骨骼”——細(xì)胞壁。通過高分辨率成像和分子生物學(xué)技術(shù)，他們發(fā)現(xiàn)莖尖干細(xì)胞區(qū)域的細(xì)胞壁主要成分果膠呈現(xiàn)獨(dú)特的“二元分布”模式：新形成的細(xì)胞橫壁富含去甲酯化果膠，質(zhì)地偏“軟”；成熟的細(xì)胞壁則以高度甲酯化果膠為主，質(zhì)地更“硬”。這種“軟硬兼?zhèn)洹钡臅r(shí)空構(gòu)型，如同為干細(xì)胞構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的微環(huán)境——軟壁允許細(xì)胞靈活分裂，硬壁則提供結(jié)構(gòu)支撐，二者協(xié)同維持干細(xì)胞的自我更新與分化能力。這一發(fā)現(xiàn)首次將細(xì)胞壁的力學(xué)特性與干細(xì)胞調(diào)控直接關(guān)聯(lián)，為理解植物再生的分子機(jī)制提供了全新視角。三、從實(shí)驗(yàn)室到田間：破解密碼的應(yīng)用藍(lán)圖科學(xué)突破的價(jià)值，最終要體現(xiàn)在對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)上。中國(guó)科學(xué)家對(duì)植物再生密碼的破解，正為農(nóng)業(yè)科技革命注入強(qiáng)勁動(dòng)力。首先是作物產(chǎn)量與品質(zhì)的提升。楊衛(wèi)兵團(tuán)隊(duì)提出的“細(xì)胞壁精準(zhǔn)設(shè)計(jì)”策略，可通過調(diào)控果膠甲酯化程度，優(yōu)化干細(xì)胞微環(huán)境，增強(qiáng)分生組織活性。分生組織是植物生長(zhǎng)的“源頭”，其活性直接決定了葉片數(shù)量、果實(shí)大小等產(chǎn)量相關(guān)性狀。例如，在水稻、玉米等主糧作物中，通過定向改造細(xì)胞壁成分，有望培育出分蘗更多、穗粒更飽滿的新品種，為保障國(guó)家糧食安全提供“生物芯片”級(jí)的技術(shù)支撐。其次是再生技術(shù)的革新。張憲省團(tuán)隊(duì)的研究成果，為解決“再生瓶頸”提供了理論指導(dǎo)。以大豆為例，其體細(xì)胞再生效率不足10%，嚴(yán)重限制了基因編輯技術(shù)的應(yīng)用；若通過調(diào)控全能干細(xì)胞形成的關(guān)鍵基因（如WUSCHEL家族轉(zhuǎn)錄因子），可將再生效率提升至50%以上，這將大幅降低育種成本，加速抗蟲、抗旱等性狀的分子設(shè)計(jì)育種進(jìn)程。此外，研究還為“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了新思路。植物是陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯主體，其再生能力與固碳效率密切相關(guān)。通過優(yōu)化干細(xì)胞調(diào)控機(jī)制，可培育出生長(zhǎng)更快、生物量更高的林木品種（如楊樹、桉樹），顯著提升生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收能力。同時(shí)，細(xì)胞壁成分的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)（如增加纖維素含量）還可提高植物殘?bào)w的分解周期，延長(zhǎng)碳在土壤中的儲(chǔ)存時(shí)間。四、幕后的科學(xué)精神：厚積薄發(fā)的“中國(guó)力量”兩項(xiàng)成果的背后，是中國(guó)植物科學(xué)領(lǐng)域數(shù)十年的積累與沉淀。從20世紀(jì)80年代“植物組織培養(yǎng)技術(shù)”的推廣，到21世紀(jì)“模式植物擬南芥”的功能基因研究，再到近年“多組學(xué)技術(shù)”的應(yīng)用，中國(guó)科學(xué)家始終深耕植物基礎(chǔ)研究，逐步構(gòu)建起從基因到表型、從分子機(jī)制到應(yīng)用技術(shù)的完整研究體系。楊衛(wèi)兵團(tuán)隊(duì)的研究歷時(shí)8年，僅果膠甲酯化的動(dòng)態(tài)觀測(cè)就進(jìn)行了上千次實(shí)驗(yàn)。為了捕捉干細(xì)胞區(qū)域細(xì)胞壁的細(xì)微變化，團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)了高靈敏度的熒光標(biāo)記技術(shù)，將成像分辨率提升至納米級(jí)。張憲省團(tuán)隊(duì)則在體細(xì)胞再生領(lǐng)域堅(jiān)持研究20余年，從早期的“愈傷組織誘導(dǎo)”到如今的“全能干細(xì)胞起源”，每一步都凝聚著對(duì)科學(xué)問題的持續(xù)追問。這種“十年磨一劍”的堅(jiān)持，正是中國(guó)基礎(chǔ)研究從“跟跑”到“并跑”“領(lǐng)跑”的關(guān)鍵。更值得關(guān)注的是，兩項(xiàng)成果的發(fā)表標(biāo)志著中國(guó)在全球植物科學(xué)領(lǐng)域的話語權(quán)顯著提升?！都?xì)胞》《科學(xué)》作為生命科學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊，其論文發(fā)表數(shù)量與質(zhì)量是衡量國(guó)家科研實(shí)力的重要指標(biāo)。近年來，中國(guó)植物科學(xué)論文在國(guó)際頂級(jí)期刊的占比從2010年的5%提升至2025年的23%，此次雙突破更是凸顯了中國(guó)科學(xué)家在前沿領(lǐng)域的原始創(chuàng)新能力。五、未來展望：解碼生命，賦能未來植物再生密碼的破解，是生命科學(xué)的一小步，卻是人類認(rèn)識(shí)自然的一大步。它不僅回答了“植物如何再生”的古老問題，更打開了“設(shè)計(jì)植物”的新大門——未來，科學(xué)家或許可以像“編程”一樣調(diào)控植物的生長(zhǎng)軌跡：讓小麥在鹽堿地快速生根，讓果樹在寒冷地區(qū)提前開花，讓沙漠植物擁有更強(qiáng)的再生能力……當(dāng)然，從基礎(chǔ)研究到實(shí)際應(yīng)用仍有漫長(zhǎng)的路要走。例如，細(xì)胞壁“二元分布”模式的調(diào)控基因尚未完全明確，全能干細(xì)胞形成的表觀遺傳機(jī)制仍需深入解析。但可以預(yù)見的是，隨著中國(guó)科學(xué)家在植物再生領(lǐng)域的持續(xù)突破，農(nóng)業(yè)“