金针菇剩下根部还能继续生长,蒲公英飘在地上能长出一个新苗。
植物这种再生魔法,背后藏着一个困扰科学界百年的谜题:
普通体细胞咋就拥有了发育成完整个体的全能超能力?
而如今,我国专家团队,将这个谜题给成功解答了出来。
山东农业大学的研究团队花了二十年时间,终于摸清了植物细胞从普通体细胞变身全能干细胞的完整分子机制。
还把成果发在了国际顶刊《细胞》上。
连中科院院士都评价这是中国给世界植物科学的“里程碑式贡献”。
2005年,张宪生教授带领团队就盯上了这个难题。
他们选了拟南芥当“实验模特”。
这种植物生长快、基因简单,是植物学界的小白鼠。
可研究刚开始就撞上了墙,团队成员做了数十万次实验,反复失败。
连最初的实验系统都建不起来。
转折点来得特别巧,该校唐丽萍副教授回忆,有次不小心打破了玻璃小瓶,竟意外发现子叶上长出了胚胎样结构。
就像原本平平无奇的细胞突然“觉醒”了,这个偶然发现一下给团队指了条新路子。
后来通过单细胞测序、活体成像这些高科技手段,团队终于揪出了关键分子开关:生长素。
简单说,就是当生长素在某个体细胞里高度积累。
再配上特定的微环境,这个普通细胞就像收到了变身指令,开始一步步朝着全能干细胞转变。
苏英华教授解释得很通俗:“就像给细胞装了个‘启动键’,生长素浓度一达标,它就知道该启动‘全能模式’了。”
这发现就像打开了植物生长的“黑匣子”。
以前大家只知道植物能再生,现在终于搞懂了“为什么能”“怎么控制”,这对农业来说可是个大好事。
搞懂植物细胞的“变身密码”,可不是为了满足好奇心,它给农业育种带来的改变可能超出想象。
以前培育一个新的小麦、玉米品种,得一代代杂交、筛选。
少则几年,多则十几年,还得看天吃饭。
现在有了这个新机制,情况就不一样了。
利用细胞全能性技术,能直接把优良品种的体细胞培育成新植株。
相当于给好品种复制粘贴,大幅缩短育种时间。
张宪生教授说,这不仅能加速育种,还能保护那些快灭绝的稀有品种。
有些地方特有的老种子、野生植物,因为环境变化快要不保了。
传统的种子保存方法还容易让种子活力下降,现在只要取一点点植物组织。
通过这套技术就能重新培育出完整植株,等于给这些植物活化石上了“保险”。
目前团队已经在把这套技术用在小麦、玉米、大豆这些主粮作物上。
还跟多家生物公司合作,搭建商业化育种平台。
预计未来几年就能在高价值经济作物上看到效果。
更值得期待的是,这技术还能解决不少老难题。
比如有些木本植物、多年生作物,像果树、林木,传统组织培养特别难,想培育新品种难上加难。
团队计划把研究扩展到这些物种上。
要是能成功,以后培育优质果树、速生林木可能就不用再等十几年了。
这二十年的研究最难得的不是破解了一个科学难题,而是给农业装上了“加速器”。
全球粮食安全压力越来越大,能更快培育出高产、抗病虫害的品种,
能更好保护种质资源,这才是真正的“科技赋能农业”。
现在只是开始,随着技术不断完善,未来咱们吃的粮食、水果,或许都能因这项研究变得更优质、更丰富。