缩短育种周期，改写农业未来——2025年12月，山东农业大学团队的作品《揭开单个体细胞转化为完整植物的秘密》入选今年全国十大科技新闻之一。这不仅是当年唯一上榜的生物学项目，也被认为是解开植物生长“黑匣子”的重要钥匙。此前，山东农业大学张先胜教授和苏英华教授研究团队的这一成果发表在国际著名学术期刊《Cell》上。研究人员首次完整揭示了单一植物体细胞通过基因重编程“改变命运”并最终成为完整植物的全过程。 “我们发现的是种子中正常植物体细胞生长背后的分子机制，”苏英华说。对于农业科学来说，植物细胞的全能性是一个基本和核心的概念。早在 1902 年，科学家就发现了植物细胞的全能性现象。这意味着植物中的每个细胞都包含遗传密码，并且有可能成为完整的植物。尽管这一理论存在，但这种可能性背后的分子机制却困扰了科学家数百年。 2005年，张先胜和苏英华团队踏上了长达20年的探索单个体细胞如何成为完整植物的旅程。 2009年，研究小组首次发现拟南芥中大量生长素的积累是激活细胞全能性的“开关”。 2011年，一组研究人员发现幼苗叶子表面的单个细胞含有一种诱导剂，可以导致胚胎结构直接生长。尽管这些发现很有趣，但我们距离完全阐明“c”还有一步之遥。经过多年的反复实验和验证，研究团队在最新研究中发现了两个重要的“钥匙”：叶片气孔祖细胞特有的基因SPCH和可人工过度表达的基因LEC2。导致细胞全能的正是精确的协同操作，而不是单个基因的揭示。两者共同作用，形成激活生长素合成途径的“分子开关”，使大量特定的张显胜说，这就像打开一把复杂的锁，必须同时插入和转动一把，基础理论的创新进展在农业生产实践中具有巨大的应用价值。编辑，然后长成完整的植物。 “这个过程完全绕开了传统植物开花结果的自然阶段，很可能在未来无土栽培技术、减少耕地占用方面发挥重要作用。”苏英华说。同时，这项技术在恢复杂交活力方面显示出巨大的潜力。传统作物杂交通常需要8到10年的时间，需要多代选择和稳定化，以产生新的高产和抗逆品种。而如果植物体细胞可以直接转化为“只要1到2年的时间，就能获得预期的杂合后代，择其一。通过培养单细胞，2~3个月内即可无性繁殖下一代，1~2年内完成整个品种选择过程。这就是方向我们现阶段的努力。苏英华表示，研究团队的最终目标是将这一理论应用到小麦、大豆、玉米等重要作物上。苏英华认识到，要真正实现“细胞变成种子，再长成植物”在农作物上的应用，还需要解决许多未知的问题。更短的繁殖周期、快速生产和减少耕地的使用仍然是未来努力的方向。