植物单个体细胞如何蜕变为完整植株？这一困扰科学界百余年的谜题，近日被中国科研团队破解。国际顶级学术期刊《细胞》在线刊发了这项突破性成果，首次系统阐明了植物细胞全能性从激活到完整植株再生的分子机制，为作物遗传改良和高效再生技术开辟了新路径。
1902年，科学家首次提出"植物细胞全能性"概念，指出植物细胞可通过脱分化形成类似受精卵的全能干细胞，进而发育为完整植株。然而，这一过程的分子调控机制始终未被破解。山东农业大学张宪省教授团队历时20年攻关，以模式植物拟南芥为研究对象，构建了单个体细胞直接发育成胚胎的技术体系，并首次发现生长素大量积累是激活细胞全能性的关键"开关"。
研究团队运用扫描电镜、单细胞测序、显微切割转录组测序及活体成像等前沿技术，首次完整记录了单个植物细胞分裂重编程的全过程。实验证实，植物细胞的全能性具有"单细胞起源"特性，这一发现直接回应了学术界长期存在的争议。
在分子机制层面，科研人员发现了调控细胞命运转变的"双钥匙"模型：叶片气孔前体细胞特有的SPCH基因与人工诱导高表达的LEC2基因协同作用，形成激活细胞全能性的"分子开关"。研究负责人比喻："这就像开锁需要两把钥匙同时插入，缺一不可。"
进一步研究显示，当普通细胞向全能干细胞转变时，细胞内会发生深度染色质重塑，大量原本沉默的基因被激活，导致细胞命运轨迹产生分岔。这种分子层面的"重编程"过程，为全能性建立打开了通道。研究团队完整绘制了细胞命运重塑的路径图，精准定位了关键分岔点。
中国科学院院士种康评价，这项研究不仅深化了人类对植物发育生物学的基本认知，更为解决农业生物技术中的"再生瓶颈"问题提供了理论支撑。据悉，该技术体系已在小麦、玉米、大豆等主要作物中开展实验验证，有望推动作物遗传改良技术的重大突破。
