植物干细胞：从实验室走向产业

近日，山东农业大学作物生物学国家重点实验室与来自4省区的12家苗木企业、科研单位联合成立植物干细胞与生物技术创新战略联盟（以下简称联盟），希望通过此举加强产学研合作，用最新的科研成果推动植物组织培养产业健康可持续发展。

高价值物种难以组培的谜团

植物特别是木本植物的有性生殖获得的后代往往性状杂乱不一；而营养繁殖是对亲本的“克隆”，优良性状得以完全保留。

组织培养（简称“组培”）就是一种营养繁殖方式。相对于扦插、压条等，组培苗有生长势更好、更加整齐、生产过程更容易控制、占地面积小、速度快、不受季节限制、适合工厂化大规模高效生产等优势。

“组织培养已经成为农业科学研究和农业现代化生产的手段和重要途径。”山东农业大学作物生物学国家重点实验室主任张宪省教授说，目前苹果、樱桃和一些花卉、林木可以通过组织培养进行工厂化生产，实现快速繁殖，但还有许多经济价值高的物种或性状优异的品种难以实现组织培养。

科学家认为，只有搞清楚外源细胞分裂素和生长素诱导茎端干细胞再生的作用机制，才能彻底揭开这个谜团。

揭开谜团的重要一步

十几年来，张宪省团队围绕激素对植物干细胞的调控机理开展了深入研究，已经发现了生长素和细胞分裂素调控干细胞的机理。

山东农业大学作物生物学国家重点实验室教授桑亚林介绍，根据他们的研究结果，生长素和细胞分裂素的响应信号，在茎端分生组织重塑呈现出十分有规律的变化过程，逐渐从相互重叠的均匀分布变成相互拮抗的分布模式，最终细胞分裂素分布在原分生组织的中心，生长素在细胞分裂素的上方周围区域呈环状分布。

他们经过进一步的分析发现，这一特定模式是生长素和细胞分裂素信号转导和合成途径中的基因相互抑制造成的，而其中细胞分裂素信号转导通路中的B类响应因子直接启动干细胞调控基因的转录。

“这些结果为我们进一步提高难再生物种和品种的再生能力，进而建立组培体系奠定了理论基础。”张宪省说，从理论上讲，植物的所有器官都可以诱导产生，这与使用的培养材料，以及激素的种类、水平等都有密切的关系。

过去一般都是利用茎、叶通过诱导愈伤组织来进行组织培养，而该团队最近的研究发现，用根经过转分化过程培养产生的芽不仅数量多，而且时间短。

产学研合作提高创新水平

“基础研究要为技术创新提供指导。我们刚申报了成立山东省植物干细胞与生物技术创新研究中心的报告，目的是让这些最新研究成果在推动农业产业发展中发挥作用。我们不仅希望通过与国内外顶尖科研单位加强合作取得一流研究成果，而且希望与企业加强合作，让这些研究成果接地气、指导生产实践，用科技提高我国农业生产的水平。”张宪省说。

桑亚林认为，企业最想看到的就是越来越多的重要物种或品种建立组培体系，由它们来进行工厂化的生产。而科研工作者最看重的是揭示某个生物学过程的机理。“联盟的意义在于，让企业告诉高校，哪些物种或品种经济价值最大；高校根据自己的基础研究积累，建立这些物种或品种的组培体系；再由高校和企业一道，优化方案，降低成本，建立可商业化的成熟体系。”

著名果树专家、中国工程院院士束怀瑞指出，干细胞和组织培养研究是作物生物学国家重点实验室的特色优势方向，已经取得的重要成果要想应用于生产，必须与企业结合。通过建立联盟，把创新能力强的相关单位联合起来，强强联合，形成合力，这样才能保证研究成果和产品是高水平、高效益的。

（中 科）