植物何以能活數千年，不斷萌發新枝？

上海科學家破譯“時間膠囊”

瑞典有著地球上已知最長壽的植物，近1萬歲。在《庄子·逍遙游》裡亦有“上古有大椿者，以八千歲為春，八千歲為秋”的描述。植物之所以能活數千年，不斷萌發新枝，其“青春密碼”在於干細胞。

植物究竟如何發揮干細胞功能以再生？北京時間12月5日凌晨，中國科學院分子植物科學卓越創新中心楊衛兵團隊在國際權威學術期刊《科學》發表論文，為這一重要前沿問題提供了關鍵答案，即細胞壁作為植物細胞的“外骨骼”，其力學特性在干細胞調控中扮演著核心角色。

植物干細胞直徑不足0.1毫米，在這人類頭發絲般粗細的空間，卻蘊藏著無限自我更新。其效率和模式，直接決定了作物的產量和品質。

動物沒有細胞壁，隻有細胞膜。而植物細胞儲存了約4500億噸碳，主要位於細胞壁中。因此，細胞壁是地球上規模最大的生物質形式。如此明顯區別於動物的細胞壁，是否會影響植物干細胞的命運？楊衛兵的這一追問始於10年前。那時，他在英國劍橋大學從事博士后工作，花了6年時間研究干細胞的細胞壁到底長什麼樣。2020年回國成立自己的課題組后，他對這個問題進行了更加深入的研究。

“我們觀察到了一種前所未有的現象，細胞壁的主要成分果膠呈現出截然不同的空間分布。”楊衛兵介紹，新生細胞橫壁偏“軟”，而成熟的細胞壁則更“硬”。這種獨特的動態變化，像是控制干細胞命運的一個核心開關，引導其在不同狀態間轉換。

研究進一步發現，負責“軟化”細胞壁的酶的mRNA（信使分子），竟被巧妙地儲存在細胞核中。它就像一個時間膠囊，直到特定時刻才被釋放，即在細胞分裂的關鍵時刻，“核心開關”才會啟動。這是之前從未被發現的全新基因表達調控模式。“這一發現讓我們眼前豁然開朗。”楊衛兵說。

研究團隊嘗試著對水稻細胞壁進行調控后，不僅提高了產量，而且水稻性狀穩定。值得關注的是，該調控機制在玉米、大豆、番茄等多種作物中普遍存在。這項研究展現了生命調控前所未有的精妙維度，通過對植物細胞壁“智能程序”的重新編碼，有望實現農作物生長模式與產量性狀的精准設計，從而培育更加高產抗逆的未來作物，提高植物固碳能力。對於一些瀕危植物，也可通過改造細胞壁，來提高干細胞活性和植株再生能力。

（來源：解放日報 記者 黃海華）

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