在古代传说中有大椿这种古老的植物树，它们会将四季视为8000年周期进行计算，永葆并以此来比喻人类的青春长寿。从远古时代开始，密找植物生命力便激发了人们对永葆青春和生命的植物持续不断再生能力的向往。它们在一生中能够不间断地产生新枝叶、永葆花以及果实，青春这一切源于其茎顶端与根尖处的密找“生长中心”的植物干细胞。那么植物是植物如何维持这些干细胞功能并实现其强大的再生能力呢？近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心杨卫兵团队在国际知名学术期刊《科学》上发表文章，永葆对这一谜题做出了回答和解释。青春

研究发现，密找在茎尖干细胞区域的植物新生成细胞横壁更为“软”，富含去甲酯化果胶；而成熟的永葆细胞壁则更以高度甲酯化的果胶为主。“软硬兼备”这种时空构型对维持植物的青春微环境至关重要，同时对于引导干细胞在合适的时间、以正确的分裂方式分化也至关重要。

研究团队解析这一“关键开关”的运作机制，其负责催化果胶变软的关键酶PME5，在转录后并不立即进入细胞质中，而是被特异性地滞留在细胞核内，并形成了与细胞周期同步的mRNA储备库，这个mRNA在核内得以隔离形成一个类似于预设“时间胶囊”的状态，确保了植物干细胞的新旧细胞壁性质精确区分，进而解释了一种全新基因表达调控模式——mRNA在细胞核中的停留。一旦该调控机制遭破坏，则会导致一系列缺陷出现，包括分裂模式紊乱、干细胞活性降低、分生组织发育终止等现象，对植物的正常生长和功能造成重大影响。 这项研究揭示了这一关键因子的独特调控方式，并进一步解决了干细胞命运决定这一核心科学问题，也为未来基因工程在作物育种中应用提供了新的视角和理论基础。

值得关注的是作物的关键农艺性状株高、分蘖数穗型果实大小与干细胞活力密切相关。因此基于“细胞壁精准设计”策略研究有望提升作物分生组织活性和产量潜力为培育高效高产作物提供理论支撑和重要路径技术路径据悉团队下一步会将研究成果应用于水稻等作物的育种中。

“上古有大椿者，以八千岁为春，八千岁为秋。”自古以来，植物所展现出的强大生命力，令人们对“永葆青春”“生命永续”充满了遐想。在整个生命周期中，植物能够持续不断地产生新的枝、叶、花与果实，这源于分布在茎顶端、根尖等“生长中枢”的植物干细胞。那么，植物是如何维持其干细胞功能以实现强大的再生能力的？近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心杨卫兵团队在国际学术期刊《科学》发表论文，为上述谜题提供了关键答案。

一项新的研究表明，在植物的茎尖干细胞区域中，新生细胞形成时形成的细胞横壁是“软”的且富含去甲酯化果胶，而成熟的细胞壁则更为坚固且以高度甲基化的果胶为主。这种结构既具有硬度也具备柔性，并对维持该区域的微环境稳态至关重要。研究还发现，植物可通过精确控制特定mRNA（信使RNA）在合适时间以及准确位置的分布来精细调控细胞壁的微观结构。这项调节有助于干细胞在适合的时间进行分裂以确保植物正常的生长发育和形态构建。 因此，细胞壁的动态变化实际上就像是调控干细胞命运的一个“核心开关”，引导它们在分裂、分化等不同状态之间转换。

科研团队对这一关键“枢纽”结构进行了深入解析——催化果胶软化的关键酶PME5的mRNA，并没有立即进入细胞质，而是特异性地滞留在了细胞核内并形成了一个与细胞周期同步的储备库。这种mRNA在细胞核中所形成的特殊机制，犹如一个精准设计的“时间胶囊”，确保新旧细胞壁性质的有效区分，只在细胞分裂的关键时刻激活该程序。研究表明，一旦这一调控机制受到破坏，植物会面临一系列严重的后果包括：细胞分裂模式混乱、干细胞活性下降及分化发育终止等一系列缺陷。这个研究不仅解答了干细胞命运决定的核心科学问题，并揭示了一种全新的基因表达调控模型——mRNA的核滞留。

值得注意的是，作物生长中的诸多关键农艺性状与干细胞活力密切相关。因此，基于“细胞壁精准设计”策略，该研究有望显著提升作物分生组织活性及产量潜力，并为培育高产高效作物提供理论支撑和技术路径。据悉，研发团队正在将其研究成果用于水稻等作物的育种工作。