12月24日，由科技日报社主办、部分两院院士和媒体负责人共同评选的2025年国内十大科技新闻揭晓。由山东农业大学、荷兰拉德堡德大学、基因组多维解析技术全国重点实验室、北京华大生命科学研究院共同完成的重磅研究成果“单个体细胞‘变’完整植株奥秘揭示”成功入选。

该研究破解了困扰科学界百年的植物细胞全能性机制之谜，相关成果已于今年9月16日发表于国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）。

Cell 官网截图

单个体细胞如何发育成完整植株？这个问题被《科学》杂志列为“最具挑战的125个关键科学问题之一”。早在1902年，植物学家哈伯兰特就提出植物细胞全能性概念，认为植物的每个细胞均包含该物种全部遗传信息，在适宜条件下，可以发育成“全能干细胞”，进而长成完整植株。120多年过去了，这一概念背后的机理始终未被揭示。

本次联合研究团队以拟南芥为研究对象，首次揭示了叶片气孔前体细胞特有基因SPCH与人工诱导高表达基因LEC2的协同作用机制。这两个关键基因如同“开关”， 一旦被同时按下，就能激活生长素合成通路，将一个原本注定发育成气孔的普通体细胞，“改造”成能够发育成胚胎的全能干细胞，且这一过程完全绕过了传统的愈伤组织阶段，实现了从单个细胞到完整植株的“一步到位”，是真正意义上的“直接再生”。

为了看清植物细胞“返老还童”的全过程，研究团队依托华大自主研发的单细胞组学技术DNBelab C4，对超过7万个拟南芥细胞核进行了高通量测序，最终绘制出一幅详细的细胞“重生”路线图——也就是细胞在“重生”过程中的精确基因表达图谱。

基于这个图谱，研究团队首次发现了一个关键的“GMC-生长素中间状态”。这就像细胞命运转变的“十字路口”，不仅富含生长素，还发生了深度的染色质重塑，大量沉睡的基因被逐步唤醒。正是在这里，细胞的命运轨迹产生了分岔，为全能性的建立打开了大门。

中国科学院院士种康认为，该发现不仅深化了对植物细胞全能性机理的理解，也为破解农业生物技术长期存在的“再生瓶颈”开辟了新路径。

未来，我们或许可以通过调控关键基因，实现作物优良品种的“快速克隆”，缩短育种周期，为保障粮食安全与推动再生农业发展贡献力量。

此次入选“2025年国内十大科技新闻”，是对该项目科学价值的高度认可，也是对跨机构协同创新模式的肯定。未来，华大将继续深耕生命科学前沿，携手全球科研合作伙伴，探索生命奥秘，为农业遗传改良、人类健康等重大命题贡献力量，推动基因科技造福人类。