植物為何能擁有驚人的生命力？有些植物壽命綿延千年，種子沉睡數(shù)百年后仍能萌發(fā)，這背后隱藏著怎樣的生命密碼？科學(xué)家最新研究揭示，植物干細(xì)胞——這種位于莖頂端和根尖等生長核心區(qū)域的微小細(xì)胞群，是植物持續(xù)生長與再生的關(guān)鍵。它們雖僅占植物生長中樞不到0.1毫米的區(qū)域，卻能讓植物在整個(gè)生命周期中不斷抽枝發(fā)芽、開花結(jié)果。

植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的最大差異在于擁有細(xì)胞壁，這一結(jié)構(gòu)是否蘊(yùn)含著干細(xì)胞維持活力的奧秘？中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心的研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十年探索，終于揭開了這一謎題。從2014年開始，研究團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)性研究，發(fā)現(xiàn)植物干細(xì)胞的細(xì)胞壁具有獨(dú)特的“二元密碼”。在微小的分生組織中，新生細(xì)胞壁的果膠呈現(xiàn)柔軟的去甲酯化狀態(tài)，而成熟細(xì)胞壁的果膠則變?yōu)閳?jiān)硬的高度甲酯化狀態(tài)。

這種軟硬轉(zhuǎn)換的機(jī)制如何實(shí)現(xiàn)？研究發(fā)現(xiàn)，植物干細(xì)胞細(xì)胞核內(nèi)存在一種特殊的mRNA，它像“信使”一樣，將指令傳遞給負(fù)責(zé)軟化細(xì)胞壁的酶PME5。當(dāng)外界環(huán)境適宜生長時(shí)，這種mRNA會被釋放到細(xì)胞質(zhì)中，激活PME5酶，使細(xì)胞壁軟化，從而啟動細(xì)胞分裂生長的過程。這一信號傳遞過程極為短暫，通常僅持續(xù)幾百毫秒，因此過去科學(xué)家一直未能捕捉到這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

研究團(tuán)隊(duì)利用高端儀器平臺，首次清晰觀測到mRNA從細(xì)胞核向細(xì)胞質(zhì)傳遞指令的完整過程。這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了經(jīng)典的生命中心法則——傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，mRNA在細(xì)胞核內(nèi)合成后會被全部運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)中。然而，這種特殊的mRNA卻能滯留在細(xì)胞核內(nèi)，這或許為RNA行為研究開辟了新的視角。

進(jìn)一步探索中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，核內(nèi)RNA結(jié)合蛋白RZ-1B/1C是“鎖住”mRNA的關(guān)鍵因子。這一發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了艱苦的篩選過程，最終通過數(shù)月的投稿與修改，相關(guān)成果得以發(fā)表。這一機(jī)制不僅存在于模式植物擬南芥中，還在玉米、大豆、番茄等重要作物中廣泛存在，表明其具有普適性。

植物干細(xì)胞通過細(xì)胞壁的軟硬轉(zhuǎn)換，完美保存了“生命火種”。未來，育種專家或許能像編程一樣，通過精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞壁特性，優(yōu)化作物的干細(xì)胞活性，從而培育出產(chǎn)量更高、果實(shí)更大的品種。例如，通過增強(qiáng)干細(xì)胞活性，可能讓玉米穗更飽滿、番茄果實(shí)更大。

植物細(xì)胞壁是地球上儲量最豐富的生物質(zhì)形式，其儲碳量遠(yuǎn)超人類活動產(chǎn)生的碳排放總量。若能通過精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞壁特性，促進(jìn)植物更旺盛生長，將顯著提升植物的固碳能力，為應(yīng)對氣候變化提供新的解決方案。這一研究不僅深化了人們對植物生命機(jī)制的理解，也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)帶來了新的可能性。