一片葉子竟能長出完整植物？内地科學家破解世紀難題

山東農業大學研究團隊日前成功破解，困擾科學界逾百年的植物細胞全能性機制之謎，首次完整揭示單一植物體細胞如何通過基因重編程發育為完整植株的全過程。

内地山東農業大學研究團隊成功破解，困擾科學界逾百年的植物細胞全能性機制之謎。網絡圖片

《細胞》（Cell）期刊線上發表

這項重大突破9月16日於《細胞》（Cell）期刊線上發表，為作物遺傳改良與高效再生提供嶄新理論基礎。

這項重大突破9月16日於《細胞》（Cell）期刊線上發表。網絡圖片

研究團隊歷經20年努力

據《濟寧新聞》報導，研究團隊歷經20年努力，以擬南芥為研究模型，發現氣孔前驅細胞在特定條件下可轉變為全能幹細胞。

團隊通過掃描電子顯微鏡及雷射共聚焦活體成像等技術，首次完整記錄單一植物細胞分裂發育為完整植株的過程，有力回答學術界長期存在的疑惑。

據内媒報導，研究團隊歷經20年努力。網絡圖片

最具挑戰的125個關鍵科學問題之一

據了解，植物生命科學領域，「單一體細胞如何發育成完整植株」這項問題，早在2005年即被國際著名學術期刊《科學》（Science）在創刊125週年時列為最具挑戰的125個關鍵科學問題之一。而該世紀難題終於迎來了解答。

葉子的命運逆轉

山東農業大學教授張憲省與山東農業大學生科學院教授、副院長蘇英華道出研究初衷，「就像一片葉子本應永遠是葉子，但它卻能『變身』為一株株新植物，這種『命運逆轉』如何發生？」

研究團隊將這個關鍵轉換狀態命名為「GMC-auxin」中間態。在這個狀態下，細胞經歷深度染色質重塑，使原本應發育成氣孔的前體細胞轉而成為全能幹細胞，最終發育為完整植株。

張憲省教授（右）和蘇英華教授（左）。網絡圖片

小麥、玉米和大豆等作物上實驗

中國科學院院士種康評價指出，這項研究在概念上取得重要突破，證實植物再生可由特定譜系細胞直接觸發，為作物再生體系優化提供理論基礎。

目前，研究團隊正在小麥、玉米和大豆等作物上進行相關實驗。

有望將來快速複製作物

張憲省教授表示，未來有望通過精準調控細胞全能性，實現作物優良品種的快速複製，有效縮短育種週期。

張憲省教授和蘇英華教授研究團隊。網絡圖片

劍橋大學團隊研究指出，首度以基因數據建立動物界「單配制聯盟排行榜」，結果顯示人類的忠誠度僅列第七，冠軍由加州鹿鼠以近乎100%的專一度奪得，引發科學界與公眾熱議。

科學家創「單配制評分」

研究團隊負責人Mark Dyble指出，傳統問卷調查難以真實衡量生物忠誠度，故改以基因證據為基礎，分析不同物種繁殖後代中「全同胞」（同父同母）與「半同胞」的比例，計算出「單配制評分」。團隊蒐集數十種哺乳動物DNA資料，並納入跨文化、跨歷史時期的人類遺骸基因數據，首次將人類置於動物忠誠度光譜中客觀比較。

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加州鹿鼠奪冠 人類排名第七

研究結果顯示，體型嬌小的加州鹿鼠（California deer mouse）以接近滿分的單配率穩居榜首，牠們終身維持單一伴侶，共同築巢育幼，被形容為「動物界連體情侶」。而人類的平均單配率為66%，意味全球範圍內約三分之二兄弟姐妹為同父同母，其餘三分之一存在異父或異母情況。此數據使人類在排行榜中位列第七，排名緊隨其後的包括狐獴等社會性動物。

示意圖。設計圖片

黑猩猩單配率僅4%

研究同時揭露人類近親的繁殖模式：黑猩猩單配率僅4%，大猩猩為6%，多種獼猴接近零，顯示靈長類普遍傾向多配制策略。科學家指出，人類66%的單配率在進化層面已屬「奇跡」，反映社會文化對生物本能的深刻影響。

示意圖。設計圖片

研究衡量生育結構 非評判個人忠誠

研究團隊澄清，此評分僅反映物種的「生育配對傾向」，不涉及戀愛關係或性行為模式。人類因避孕技術、社會制度及文化規範等因素，使性行為與生育不再完全掛鈎，故基因數據無法全面體現人類情感的複雜性。