2025回顾·新科技新产品记|攻克世纪难题！山东团队破译植物“重生”密码

2025年是“十四五”收官之年。山东坚定扛牢“走在前、挑大梁”使命担当，着力稳就业、稳企业、稳市场、稳预期，全省经济稳健向好、进中提质，预计地区生产总值超过10万亿元，成为全国第三个、北方第一个过10万亿元省份，经济实力、科技实力、综合竞争力明显增强。本台今起推出“2025回顾”专栏，通过最具代表性的事件、企业、项目、产品，展现山东社会经济高质量发展的扎实成效与生动实践。首篇聚焦“新科技新产品”，看山东团队如何破译植物“重生”密码，攻克世纪难题。

在山东农业大学的小麦育种全国重点实验室，科研人员正在对小麦胚胎细胞进行操作，试图寻找出能发育为完整植株的全能干细胞。这一大胆设想，是基于团队去年9月在国际顶级学术期刊《细胞》上发表的有关“植物细胞全能性”的最新成果：在全球首次揭示了单个植物体细胞发育为完整植株的全过程。

山东农业大学小麦育种全国重点实验室主任张宪省介绍说：“一粒种子可以长成一个完整的植株，那么我们前期的研究工作发现，单个的体细胞也可以长成一个完整的植株，单个的体细胞也可以把它看成种子，所以我们现在的任务就是怎么把单个的体细胞用它来生产种子用到生产当中去。”

“植物细胞全能性”的理论早在100多年前就有了，但其内在机制一直是个谜。2005年，国际权威期刊《科学》将其列为全球125个世纪难题之一。就是在这一年，长期从事植物干细胞研究的张宪省决定带领团队，挑战这一科学难题。而第一道关卡，就是要建立能“看见”细胞命运转变的实验体系。

张宪省介绍说：“这个体系就是说我们能够看到，单个的体细胞产生一个完整的胚胎。大家都看到，植物体上面也可以产生胚，但是它是来源于单细胞还是多细胞，还是其他细胞，你啥都不知道。它的大门就在这儿。”

为了推开这扇门，团队以模式植物拟南芥为样本，花费6年时间，经过十几万次实验、拍摄近四十万张照片，借助荧光标记，终于首次清晰捕捉到单个植物细胞分裂、发育的全过程，直观证实了植物细胞全能性确实起源于“单个细胞”。

山东农业大学生命科学学院副教授唐丽苹介绍说：“我们隔壁有一台仪器叫扫描电镜，它可以拍到表皮细胞的整个结构。正常情况下，我只需要用300倍、200倍拍摄。但那天我不小心用手划拉到了，结果转了好几圈，一下子放大6000倍，调清以后我就发现呈现出来的这个细胞，跟周边的细胞完全不一样，所以我就觉得会不会它是单个细胞起源。”

为追踪细胞“变身”全过程，团队利用单细胞转录组测序与活体成像等前沿技术，绘制出细胞命运转折的“岔路口”：一条路走向气孔，使命终结；另一条则转向全能干细胞，重启生命。同时，他们从海量基因数据中加速筛选，最终锁定两个核心基因，犹如两把“钥匙”，共同启动细胞的“重生”程序。

唐丽苹介绍说：“原来调控它本来要发生气孔的一个关键基因，结果发现这个基因在整个长胚胎过程中很重要，所以它就是第二把钥匙。第一把钥匙是哪个？就是我们发现能让细胞长出胚胎的基因。它俩的作用是合在一起，拧开这个开关，生长素就开始合成了。”

有了这两把“钥匙”，就能精准调控植物细胞全能性，实现作物优良品种的“快速复制”，同时解决杂交作物后代的“返祖”问题。

山东农业大学生命科学学院教授副院长苏英华介绍说：“复制的过程就像孙悟空拔一根毛再变成猴子一样。拔一根毛吹出来的猴子，它跟拔毛的猴子完全一样，这就是无性克隆的奥妙。我可以完全利用无性繁殖的方式，每个植株都和亲本一样，既兼具抗性，又兼具高产，大大缩短了时间。”

目前，团队已在小麦、玉米等主要农作物中开展实验，推动这项实验室成果走向田间地头。

中国科学院院士种康表示：“把这个最根本的原理搞清楚了，后面用生物技术培育新的品种，我们是有自主知识产权的，将来的应用前景是非常广阔的。”

（山东新闻联播）