2025年9月16晚上10點30分，一刷出那個頁面，大家都激動地站起來鼓掌，所有牽掛終於塵埃落定，我當場就哭了。”9月18日下午，山東農業大學小麥育種全國重點實驗室裡，論文通訊作者之一、山東農業大學教授蘇英華重現了那令人難忘的時刻。20年磨一劍！“發出來了！發出來了！”現場記錄山東農業大學Cell線上發表激動時刻讓團隊如此激動的，是9月16日的一則重磅消息——張憲省、蘇英華教授團隊在國際頂刊《細胞》發表研究成果，詳情點閱：破解世紀難題！剛剛，山東農業大學發Cell解開了一個困擾全球科學界百年的“世紀之問”:單個體細胞，到底怎樣才能長成一株完整的植物?為了這個“能寫進教科書”的答案，這支團隊走了20年。究竟是怎樣的一群人、憑著怎樣的力量，啃下了這塊“硬骨頭”?近日，記者專訪了兩位核心研究者，聽他們講述成果背後的“戰鬥”故事。自2005年起，團隊在張憲省教授指導下，以擬南芥為模型開啟探索，一場持續20年的科研“馬拉松”就此展開。山農大供圖瞄準最難的事 “這是科學家的責任”“一開始就盯著這個難題，既是因為興趣，更因為我覺得這是科學家的責任。”回憶起20年前的決定，論文通訊作者、山東農業大學教授張憲省語氣堅定。時間倒回2000年，張憲省給研究生、博士生上課時常說一句話:“咱們的研究要是能寫進教科書，那才叫真正的重大突破。”這句話，成了團隊後來20年的“燈塔”。2005年，轉機出現了。當時，國際頂刊《科學》列出125個全球最具挑戰性的科學問題，“單個體細胞如何發育成完整植株”赫然在列。這一下，張憲省更確定了方向:“這是生物發育的核心問題啊!細胞到底是怎樣一步步長成植物的?這麼關鍵的事，必須弄明白。”可“弄明白”那有那麼容易?這個難題，全球無數科學家鑽研多年，大多無功而返。但張憲省沒打退堂鼓，他認為越是困難的事，越有做的價值。就這樣，他帶著團隊一頭紮了進去。這一扎，就是20年。“現在回頭看是20年，其實每走一步都得啃兩三年。”蘇英華是張憲省的學生，全程參與了研究。她記得，從2005年立題，到2011年找到“不繞彎子”的研究體系；從發現全能幹細胞的“標記”，到精準提取幹細胞，再到用上最前沿的單細胞測序技術……每個環節都是一場攻堅戰。“剛開始根本不敢想能發頂刊。”蘇英華笑著說，團隊只是抱著“把事做透”的念頭，每一步都用分子生物學領域最頂尖的技術往前推進。慢慢地，底氣越來越足，離“寫進教科書”的目標也越來越近。打開細胞“重生”的開關研究初期，團隊面臨的最大挑戰是——怎麼建構“單個體細胞直接發育成胚胎”的實驗體系。2009年，他們有了第一個突破:在擬南芥中發現，大量生長素的積累，就是啟動細胞全能性的“開關”。可難題還沒結束。“直到現在，這個問題最卡人的地方還是:怎麼找到那個能‘變身’的單細胞。”張憲省說，2011年，團隊終於在葉片上找到了目標細胞，這成了他這輩子都忘不了的“高光時刻”。這個細胞能直接分裂，長成“體細胞胚”，再順著胚胎發育的路子，一步步長成完整植物。“找到這個體系時，我心裡一下子就有底了!”聊起當時的場景，張憲省眼睛亮了，“要想把‘體細胞變植株’說清楚，就得讓細胞直接走胚胎發育的路，不用經過愈傷組織過渡。之前沒這個體系，說啥都白費。有了它，一切都順了。”這個過程，就像細胞經歷了一場“命運大轉彎”:原本該長成葉片細胞的它，突然“變身”成類似受精卵的“全能幹細胞”，朝著“完整植株”的方向生長。“這相當於打開了細胞‘重生’的開關，太關鍵了!”張憲省說，“找到這個體系的那段時間，是我最高興的時候。”團隊反覆驗證，最終建立起“誘導單細胞起源的體細胞胚胎發生”穩定體系。可新問題又來了:不是所有細胞都能“變身”。蘇英華解釋道:“我們得在眾多細胞裡挑‘佼佼者’——葉片上氣孔的原始母細胞。打開它的‘開關’，才能激發全能性。”這個關鍵“開關”，就是氣孔原始細胞中積累的大量生長素。這種小分子激素能給細胞創造特殊環境，使其不再往氣孔方向發育，轉而變成全能幹細胞。僅攻克這個難關，團隊就卡了五六年。之後，團隊還要找“全能幹細胞的分子標記”。經過反覆試驗，他們終於發現了只在全能幹細胞中發光的螢光標記。而在這之前，團隊用的體系還有個致命缺陷:沒法確定最初的“起點”是不是單個細胞，細胞早期的“命運轉變”根本看不到。即便如此，那已是當時領域裡最好的成果。轉機，來自一次“偶然的發現”。“研究時我們注意到，美國一位院士通過讓某個基因在葉片上‘高表達’，葉片就長出了胚。”張憲省立刻敏感起來，“我們趕緊核實:這個體系是不是從單細胞開始、直接長成胚?結果還真是!”可原體系的基因一直“活躍”，沒法控制時間節點。團隊就把它改成“誘導型”，想讓它“啟動”再誘導，啥時候發育到那一步，都能精準追蹤。有了穩定的誘導體系和全能幹細胞標記，團隊終於打開了研究的大門。他們用掃描電鏡、雷射共聚焦活體成像等技術，第一次捕捉到單個植物細胞的分裂全過程:從1個細胞分裂為2個，再以“3個一組”的特殊模式，逐步形成12個細胞的胚體。這直觀證實了植物細胞全能性的“單細胞起源”，回答了學術界長期存在的疑惑。張憲省打了個比方，“就像孫悟空拔根猴毛變猴子，難的不是‘變’，是猴毛怎麼邁出‘變身’的第一步。之前全球科學家都卡在這兒，有了這個改造後的體系，我們才算真正推開了研究的大門。”中國科學院院士種康對這個成果評價很高:“這是概念上的重要突破，證明植物再生能由特定譜系細胞直接觸發，不用只依賴脫分化過程。這為最佳化作物再生體系提供了理論藍圖。為破解農業生物技術長期存在的‘再生瓶頸’開闢了新路徑。”三代人就認一個理“謎底必須由我們揭開”“這兩天梳理20年的過程，我都忍不住問自己:當初是怎麼撐過來的?”蘇英華坦言，20年裡，“放棄”的念頭幾乎每天都冒出來，“有時候實驗失敗了，看著一堆資料，真的想過‘算了’，可第二天醒來，又會和團隊一起接著幹。”這份不放棄，源於團隊的“凝聚力”。在張憲省看來，帶團隊就兩件事:“一是把方向把准，讓大家看到奔頭，知道幹這事有價值；二是多替年輕人著想，給他們機會挑大樑，實現自己的價值。”蘇英華就是最好的例子。從本科跟著張憲省做研究，到如今成為山東農業大學教授，20多年裡，張憲省不僅在學術上帶她“闖關”，生活裡也處處關心。他認為，年輕人能挑大樑、實現價值，幹著才帶勁。如今，在這支團隊裡，除了蘇英華，還有七八位泰山學者，更年輕的博士生、碩士生也在快速成長。團隊發現，葉片的單個細胞，尤其是葉表皮細胞這樣的單個體細胞，可以在特殊環境下變身成類似受精卵的全能性幹細胞，然後再形成下一代一個完整的植株。“我們團隊其實是‘三代人’:我的老師、我，還有我的學生。”蘇英華說，三代人就認一個理:“植物細胞全能性的機制，必須由我們團隊解開。”在她眼裡，團隊裡沒人是“可有可無”的:“張老師是思想靈魂，我帶著學生往前衝，學生們則把想法落地。那些論文裡的完美圖片，都是他們一幀一幀拍出來的。少了誰，這事都成不了。”讓葉片變種子攥緊“種源晶片”破解了“世紀之謎”，不少人問:這成果能給老百姓帶來啥?張憲省和蘇英華的答案很實在:“讓育種更快、讓種子更安全，讓農業更有盼頭。”目前，這個體系在小麥、玉米等作物上的實驗，正在同步推進。“未來或許能通過精準調控細胞全能性，實現作物優良品種的‘快速克隆’，大幅縮短育種周期，服務精準設計育種。”張憲省說。他們還有更遠大的目標:“現在只有部分細胞能‘變身’，下一步要攻關，讓幾乎所有活細胞，都能長成新植株。”蘇英華用大家熟悉的場景解釋成果價值:“大家種地瓜、土豆，不用種子，切塊埋土裡就能發芽，這就是植物的‘無性繁殖’。可它背後的原理，之前沒人懂。我們的研究，就是把這個‘原理’說透了。”孫悟空拔毛變猴是神話，植物體細胞“變身”卻是真的。只要條件合適，一個葉片細胞就能長成新植株。弄明白機制，用處可就大了:珍稀植物不用再怕滅絕，靠體細胞就能快速保護；作物育種周期能大幅縮短，好品種能更快推廣；甚至能造“人工種子”——把誘匯出的胚胎裹上“種皮”，就是一顆能種的種子。“比如大豆，咱們國家需求量大，不光人吃，還要做飼料、提蛋白。要是能讓大豆的葉子、莖稈再生出胚胎，不用等種子成熟，直接用“再生胚胎”的方式提取蛋白、做飼料，能省多少事?”蘇英華說，更長遠來看，這還能幫咱們攥緊“種源晶片”，“未來，中國的種源晶片真能握在自己手裡，再也不用怕種子缺乏了。” (溪遠講植物科學)