在植物生命科學(xué)領(lǐng)域有一個(gè)世界難題——單個(gè)體細(xì)胞如何發(fā)育成完整植株。9月16日,國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的論文,首次完整揭示了這一全過程。
論文通訊作者、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張憲省介紹,與動(dòng)物細(xì)胞相比,植物細(xì)胞具有更強(qiáng)的發(fā)育可塑性,在一定條件下,它們無需受精就能發(fā)育成胚胎,并且擁有獨(dú)特的“再生”能力。但它們?nèi)绾螐摹捌胀?xì)胞”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭苄耘咛ァ?,已困擾科學(xué)界百余年。
經(jīng)過20年的研究,山東農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在葉片氣孔的母細(xì)胞富含高量生長(zhǎng)素的情況下,大量轉(zhuǎn)錄因子形成高度耦合的調(diào)控網(wǎng)絡(luò),進(jìn)而激活下游的胚胎發(fā)生程序,也就是單個(gè)植物體細(xì)胞通過基因重編程改變了“命運(yùn)”,最終發(fā)育為完整植株。
張憲省介紹,這一發(fā)現(xiàn)首次定義了“普通細(xì)胞”向“全能性胚胎”轉(zhuǎn)變的分子路徑,有助于理解植物細(xì)胞發(fā)育的根本規(guī)律,為作物遺傳改良與高效再生提供了全新理論支撐,也為珍稀植物種質(zhì)資源的高效保護(hù)、植物合成生物學(xué)發(fā)展注入了新動(dòng)力。
相關(guān)研究成果在小麥、玉米和大豆等作物上的實(shí)驗(yàn)正同步推進(jìn)。
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