柳枝插土成树，叶片落地生根。植物强大的再生能力令人惊叹，甚至，一个已经分化、“各司其职”的普通植物细胞，都能被诱导，独自长成一个完整的生命体。

然而，这一奇迹的背后，却隐藏着一个巨大的科学“黑箱”——我们只知道魔法可能发生，却始终不清楚启动魔法的“咒语”究竟是什么。

今天，这道魔咒终于被破译。

北京时间9月16日，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组成的国际科研团队，首次成功解析了植物单个体细胞如何“返老还童”，重获胚胎发育全能性的完整过程。研究人员发现，只需激活两个关键基因，就能让已经分化的体细胞“逆天改命”，直接发育成完整的植株！相关研究发表于国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）。

Cell 官网截图

研究人员形象地将这一过程比喻为“细胞的身份重编程”。他们发现，转录因子LEC2 和SPCH 就像一对“基因开关”，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。更令人兴奋的是，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”。

LEC2 诱导的体细胞胚起源于单个子叶表皮细胞

那么，这对开关是如何发挥作用的？

为了看清细胞“返老还童”的全过程，研究团队进行了一次大规模的“细胞普查”。他们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。

根据图谱，他们首次发现了一个关键的“GMC-生长素中间状态”。它就像细胞命运的“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。

单细胞组学揭示LEC2 诱导的细胞命运转变与向体细胞胚胎发生的谱系重编程

该研究不仅揭示了植物再生背后的细胞和分子机制，更为作物遗传改良、再生农业提供了全新的理论支持和技术路径。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。