自然界中有许多千年古树。植物似乎永远是生命力的代名词。它们在生命周期中不断产生新的枝、叶、花和果实。所有这些生命节律都源自一个基本细胞群——干细胞。它们分布在茎尖、根尖等“生长中心”。通过精确的分裂和分化，它们绘制出植物生长的蓝图。正是由于干细胞活性的独特调控，塑造了全球约39万种植物物种的多样形态。植物如何维持干细胞功能以实现强大的再生能力？这一基本问题是植物科学研究的重要前沿。从剑桥到上海，从博士后到研究员，中科院分子植物科学卓越中心研究员杨伟兵在这个研究方向上研究了十年，再一次带领研究团队取得重要进展。北京时间2025年12月5日，杨卫兵团队在国际学术期刊《Science》上发表论文，为这一难题提供了关键答案。中国科学院分子植物科学卓越中心博士生朱现苗和陈星为论文共同第一作者，杨卫兵为通讯作者。细胞壁长期以来被认为是细胞被动的、静态的“外骨骼”，但这项研究结果可能会打消人们对细胞壁的传统认识。研究发现细胞壁的机械特性在干细胞调节中起着关键作用。在植物芽的干细胞区，细胞壁的主要成分果胶（果胶）呈现出独特的“二元分布”模式：新形成的横壁“柔软”，富含去甲基化果胶；而成熟的细胞壁“更硬”并且由原核组成y 高度甲基酯化的果胶。 “软硬”的时空配置对于维持干细胞微环境的稳态至关重要。拟南芥分生组织干细胞细胞壁“二元修饰”的模式。本文图片均由中国科学院分子植物科学卓越中心提供。细胞壁超微结构调节干细胞稳态模型。 Faedn 的研究表明，植物能够通过精确控制某些 mRNA（信使分子）在特定时间和地点的分布来微调其细胞壁的微观结构。这种调节有助于干细胞在正确的时间以正确的方式分裂，确保正常的植物发育和形态。新的细胞壁中，果胶成分的去甲基酯化过程使其更柔软，更容易修复，从而帮助细胞灵活地决定分裂的方向和位置；在成熟的细胞壁中，果胶仍处于高度甲基酯化状态，这有助于维持干细胞继续分裂的能力和组织的稳定性。因此，细胞壁结构的动态变化实际上就像一个控制干细胞厚度的“核心开关”，引导它们在分裂、分化等不同状态之间移动。进一步分析这个“核心开关”的运行机制，将会揭示一个有趣的“例外”：PME5是负责催化果胶“软化”的主要酶。其信使RNA（mRNA）转录后并不立即进入细胞质，而是特异地维持在细胞核中，形成与细胞周期同步的储备mRNA库。只有当细胞分裂开始、核膜破裂时，这些被囚禁的 mRNA 才会同时释放，并快速翻译成功能蛋白，精确作用于新的细胞。细胞壁实现局部、定时、定向的细胞壁“软化”调节。 PME5 转录本 (mRNA) 的核定位。这种mRNA核分离的机制就像一个预设的“时间胶囊”，确保细胞壁修饰程序仅在细胞分裂的关键时间窗口内被激活，从而实现新旧细胞壁特性的精确差异。这种机制完美地解释了植物如何在紧密相邻的细胞区域中保持独特的机械壁特性。研究证实，当这种调节机制被破坏时，植物会表现出细胞分裂模式紊乱、干细胞活性降低、分生组织发育终止等一系列缺陷，从而证实细胞壁的精细结构对干细胞的活性起着关键作用。这项研究不仅回答了植物干细胞测定的基本科学问题，还揭示了一个新的问题。基因-mRNA核保留的全面调控。 PME5 mRNA在细胞中出现的位置和时间受到精细调控，就像一套内部的“时空协调程序”，智能地连接干细胞增殖和细胞壁重建两个过程，从而精确指导干细胞何时分裂和分化。值得注意的是，这种调节机制在玉米、大豆、西红柿等作物中高度保守。作物的株高、分蘖数、穗形、果实大小等关键农艺性状与干细胞活性密切相关。基于“精准细胞壁设计”方法，该研究成果有望有助于提高产量分生组织的活性和产量潜力，为培育高产高效作物、保障国家粮食安全、助力实现“双碳”目标提供基础理论支撑和技术途径。 特别S声明：以上内容（如有则包括照片或视频）由自媒体平台“网易号”用户上传发布。本平台仅提供信息存储服务。 注：以上内容（包括图片和视频，如有）由网易HAO用户上传发布，网易HAO为社交媒体平台，仅提供信息存储服务。