植物何以能活数千年 上海科学家破译＂时间胶囊＂

植物何以能活数千年，不断萌发新枝？

上海科学家破译“时间胶囊”

瑞典有着地球上已知最长寿的植物，近1万岁。在《庄子·逍遥游》里亦有“上古有大椿者，以八千岁为春，八千岁为秋”的描述。植物之所以能活数千年，不断萌发新枝，其“青春密码”在于干细胞。

植物究竟如何发挥干细胞功能以再生？北京时间12月5日凌晨，中国科学院分子植物科学卓越创新中心杨卫兵团队在国际权威学术期刊《科学》发表论文，为这一重要前沿问题提供了关键答案，即细胞壁作为植物细胞的“外骨骼”，其力学特性在干细胞调控中扮演着核心角色。

植物干细胞直径不足0.1毫米，在这人类头发丝般粗细的空间，却蕴藏着无限自我更新。其效率和模式，直接决定了作物的产量和品质。

动物没有细胞壁，只有细胞膜。而植物细胞储存了约4500亿吨碳，主要位于细胞壁中。因此，细胞壁是地球上规模最大的生物质形式。如此明显区别于动物的细胞壁，是否会影响植物干细胞的命运？杨卫兵的这一追问始于10年前。那时，他在英国剑桥大学从事博士后工作，花了6年时间研究干细胞的细胞壁到底长什么样。2020年回国成立自己的课题组后，他对这个问题进行了更加深入的研究。

“我们观察到了一种前所未有的现象，细胞壁的主要成分果胶呈现出截然不同的空间分布。”杨卫兵介绍，新生细胞横壁偏“软”，而成熟的细胞壁则更“硬”。这种独特的动态变化，像是控制干细胞命运的一个核心开关，引导其在不同状态间转换。

研究进一步发现，负责“软化”细胞壁的酶的mRNA(信使分子)，竟被巧妙地储存在细胞核中。它就像一个时间胶囊，直到特定时刻才被释放，即在细胞分裂的关键时刻，“核心开关”才会启动。这是之前从未被发现的全新基因表达调控模式。“这一发现让我们眼前豁然开朗。”杨卫兵说。

研究团队尝试着对水稻细胞壁进行调控后，不仅提高了产量，而且水稻性状稳定。值得关注的是，该调控机制在玉米、大豆、番茄等多种作物中普遍存在。这项研究展现了生命调控前所未有的精妙维度，通过对植物细胞壁“智能程序”的重新编码，有望实现农作物生长模式与产量性状的精准设计，从而培育更加高产抗逆的未来作物，提高植物固碳能力。对于一些濒危植物，也可通过改造细胞壁，来提高干细胞活性和植株再生能力。

(来源：解放日报 记者 黄海华)