科学发现核心 - 中国科学家团队发现了控制植物干细胞分裂的“核心开关” 该成果于北京时间12月5日凌晨发表在国际著名学术期刊《科学》[1] - 研究发现植物干细胞细胞壁存在“双模式”分布 成熟细胞壁保持“高度甲酯化”的坚硬状态 新生细胞横壁则呈现短暂的“去甲酯化”松软特性 这种“软硬兼备”的时空构型对维持干细胞微环境稳态至关重要[3] - 研究团队找到了一个能够操控细胞壁高级结构修饰的酶 该酶即为控制细胞壁“智能程序”的“核心开关” 通过改变修饰可以决定细胞是否为干细胞 并能提高植物干细胞活性[4] 调控机制原理 - 该“核心开关”酶平常储存在细胞核中处于关闭状态 仅在细胞分裂关键时刻启动 酶从细胞核释放并精准投送到新生细胞壁位置 对其进行去甲酯化修饰 实现细胞壁局部“松软”[4] - 通过这种精准的时空调控 确保了干细胞分裂的精确性和组织的正常结构 若基因表达系统出错 细胞分裂会陷入混乱并影响整株植物正常生长[4] - 植物细胞壁的物理特性直接影响植物干细胞的活性和命运 决定了干细胞分化成叶片、花朵还是果实 这类似于动物细胞物理特性决定干细胞分裂和分化方向的机制[4] 农业应用潜力 - 该调控机制在玉米、大豆、番茄等多种作物中高度保守 作物的株高、分蘖数、穗型和果实大小等关键农艺性状都与干细胞活力密切相关[5] - 基于“细胞壁精准设计”策略 有望提升作物分生组织活性和产量潜力 为培育高产高效作物提供关键理论支撑和技术路径[5] - 该发现可直接应用于水稻、玉米、小麦等作物 通过操纵此开关提高干细胞活性 进而提高作物种子活性、产量和品质[5]