齊魯網(wǎng)·閃電新聞1月7日訊 2025年是“十四五”收官之年。山東堅(jiān)定扛牢“走在前、挑大梁”使命擔(dān)當(dāng)，著力穩(wěn)就業(yè)、穩(wěn)企業(yè)、穩(wěn)市場(chǎng)、穩(wěn)預(yù)期，全省經(jīng)濟(jì)穩(wěn)健向好、進(jìn)中提質(zhì)，預(yù)計(jì)地區(qū)生產(chǎn)總值超過(guò)10萬(wàn)億元，成為全國(guó)第三個(gè)、北方第一個(gè)過(guò)10萬(wàn)億元省份，經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技實(shí)力、綜合競(jìng)爭(zhēng)力明顯增強(qiáng)。本臺(tái)今起推出“2025回顧”專欄，通過(guò)最具代表性的事件、企業(yè)、項(xiàng)目、產(chǎn)品，展現(xiàn)山東社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的扎實(shí)成效與生動(dòng)實(shí)踐。首篇聚焦“新科技新產(chǎn)品”，看山東團(tuán)隊(duì)如何破譯植物“重生”密碼，攻克世紀(jì)難題。
在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的小麥育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，科研人員正在對(duì)小麥胚胎細(xì)胞進(jìn)行操作，試圖尋找出能發(fā)育為完整植株的全能干細(xì)胞。這一大膽設(shè)想，是基于團(tuán)隊(duì)去年9月在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表的有關(guān)“植物細(xì)胞全能性”的最新成果：在全球首次揭示了單個(gè)植物體細(xì)胞發(fā)育為完整植株的全過(guò)程。
山東農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張憲省介紹說(shuō)：“一粒種子可以長(zhǎng)成一個(gè)完整的植株，那么我們前期的研究工作發(fā)現(xiàn)，單個(gè)的體細(xì)胞也可以長(zhǎng)成一個(gè)完整的植株，單個(gè)的體細(xì)胞也可以把它看成種子，所以我們現(xiàn)在的任務(wù)就是怎么把單個(gè)的體細(xì)胞用它來(lái)生產(chǎn)種子用到生產(chǎn)當(dāng)中去。”
“植物細(xì)胞全能性”的理論早在100多年前就有了，但其內(nèi)在機(jī)制一直是個(gè)謎。2005年，國(guó)際權(quán)威期刊《科學(xué)》將其列為全球125個(gè)世紀(jì)難題之一。就是在這一年，長(zhǎng)期從事植物干細(xì)胞研究的張憲省決定帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，挑戰(zhàn)這一科學(xué)難題。而第一道關(guān)卡，就是要建立能“看見(jiàn)”細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的實(shí)驗(yàn)體系。
張憲省介紹說(shuō)：“這個(gè)體系就是說(shuō)我們能夠看到，單個(gè)的體細(xì)胞產(chǎn)生一個(gè)完整的胚胎。大家都看到，植物體上面也可以產(chǎn)生胚，但是它是來(lái)源于單細(xì)胞還是多細(xì)胞，還是其他細(xì)胞，你啥都不知道。它的大門(mén)就在這兒。”
為了推開(kāi)這扇門(mén)，團(tuán)隊(duì)以模式植物擬南芥為樣本，花費(fèi)6年時(shí)間，經(jīng)過(guò)十幾萬(wàn)次實(shí)驗(yàn)、拍攝近四十萬(wàn)張照片，借助熒光標(biāo)記，終于首次清晰捕捉到單個(gè)植物細(xì)胞分裂、發(fā)育的全過(guò)程，直觀證實(shí)了植物細(xì)胞全能性確實(shí)起源于“單個(gè)細(xì)胞”。
山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授唐麗蘋(píng)介紹說(shuō)：“我們隔壁有一臺(tái)儀器叫掃描電鏡，它可以拍到表皮細(xì)胞的整個(gè)結(jié)構(gòu)。正常情況下，我只需要用300倍、200倍拍攝。但那天我不小心用手劃拉到了，結(jié)果轉(zhuǎn)了好幾圈，一下子放大6000倍，調(diào)清以后我就發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)出來(lái)的這個(gè)細(xì)胞，跟周邊的細(xì)胞完全不一樣，所以我就覺(jué)得會(huì)不會(huì)它是單個(gè)細(xì)胞起源。”
為追蹤細(xì)胞“變身”全過(guò)程，團(tuán)隊(duì)利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與活體成像等前沿技術(shù)，繪制出細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)折的“岔路口”：一條路走向氣孔，使命終結(jié)；另一條則轉(zhuǎn)向全能干細(xì)胞，重啟生命。同時(shí)，他們從海量基因數(shù)據(jù)中加速篩選，最終鎖定兩個(gè)核心基因，猶如兩把“鑰匙”，共同啟動(dòng)細(xì)胞的“重生”程序。
唐麗蘋(píng)介紹說(shuō)：“原來(lái)調(diào)控它本來(lái)要發(fā)生氣孔的一個(gè)關(guān)鍵基因，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這個(gè)基因在整個(gè)長(zhǎng)胚胎過(guò)程中很重要，所以它就是第二把鑰匙。第一把鑰匙是哪個(gè)？就是我們發(fā)現(xiàn)能讓細(xì)胞長(zhǎng)出胚胎的基因。它倆的作用是合在一起，擰開(kāi)這個(gè)開(kāi)關(guān)，生長(zhǎng)素就開(kāi)始合成了。”
有了這兩把“鑰匙”，就能精準(zhǔn)調(diào)控植物細(xì)胞全能性，實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)良品種的“快速?gòu)?fù)制”，同時(shí)解決雜交作物后代的“返祖”問(wèn)題。
山東農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授副院長(zhǎng)蘇英華介紹說(shuō)：“復(fù)制的過(guò)程就像孫悟空拔一根毛再變成猴子一樣。拔一根毛吹出來(lái)的猴子，它跟拔毛的猴子完全一樣，這就是無(wú)性克隆的奧妙。我可以完全利用無(wú)性繁殖的方式，每個(gè)植株都和親本一樣，既兼具抗性，又兼具高產(chǎn)，大大縮短了時(shí)間。”
目前，團(tuán)隊(duì)已在小麥、玉米等主要農(nóng)作物中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，推動(dòng)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室成果走向田間地頭。
中國(guó)科學(xué)院院士種康表示：“把這個(gè)最根本的原理搞清楚了，后面用生物技術(shù)培育新的品種，我們是有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的，將來(lái)的應(yīng)用前景是非常廣闊的。”
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