广东
柳枝插土成树，叶片落地生根。植物强大的再生能力令人惊叹，甚至，一个已经分化、“各司其职”的普通植物细胞，都能被诱导，独自长成一个完整的生命体。
然而，这一奇迹的背后，却隐藏着一个巨大的科学“黑箱”——我们只知道魔法可能发生，却始终不清楚启动魔法的“咒语”究竟是什么。
今天，这道魔咒终于被破译。
北京时间9月16日，山东农业大学、荷兰拉德堡德大学、基因组多维解析技术全国重点实验室、北京华大生命科学研究院组成的国际科研团队，首次成功解析了植物单个体细胞如何“返老还童”，重获胚胎发育全能性的完整过程。研究人员发现，只需激活两个关键基因，就能让已经分化的体细胞“逆天改命”，直接发育成完整的植株！相关研究发表于国际顶级学术期刊《细胞》（
Cell）。
Cell官网截图
研究人员形象地将这一过程比喻为“细胞的身份重编程”。他们发现，转录因子
LEC2
SPCH就像一对“基因开关”，一旦被同时按下，就能激活生长素合成通路，将一个原本注定发育成气孔的普通体细胞，“改造”成能够发育成胚胎的全能干细胞。更令人兴奋的是，这一过程完全绕过了传统的愈伤组织阶段，实现了从单个细胞到完整植株的“一步到位”，是真正意义上的“直接再生”
LEC2诱导的体细胞胚起源于单个子叶表皮细胞
那么，这对开关是如何发挥作用的？
为了看清细胞“返老还童”的全过程，研究团队进行了一次大规模的“细胞普查”。他们依托华大自主研发的单细胞组学技术DNBelab C4，对超过7万个拟南芥细胞核进行高通量测序，最终绘制出一幅详细的细胞“重生”路线图——也就是细胞在“重生”过程中的精确基因表达图谱。
根据图谱，他们首次发现了一个关键的“GMC-生长素中间状态”。它就像细胞命运的“十字路口”，不仅富含生长素，还发生了深度的染色质重塑，大量沉睡的基因被逐步唤醒。正是在这里，细胞的命运轨迹产生了分岔，为全能性的建立打开了大门。
单细胞组学揭示
LEC2诱导的细胞命运转变与向体细胞胚胎发生的谱系重编程
该研究不仅揭示了植物再生背后的细胞和分子机制，更为作物遗传改良、再生农业提供了全新的理论支持和技术路径。未来，我们或许可以通过调控关键基因，实现作物优良品种的“快速克隆”，缩短育种周期。
山东农业大学唐丽苹副教授、翟立明博士、高月博士与北京华大生命科学研究院李纪明博士为该研究共同第一作者；山东农业大学张宪省教授、苏英华教授，荷兰拉德堡德大学须健教授与基因组多维解析技术全国重点实验室夏科科副研究员为共同通讯作者。本研究获得了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、荷兰科学研究组织、国家重点研发计划及深圳市优秀科技创新人才培养项目等多个项目的支持。
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