Cell顛覆干細胞認知：雞生蛋or蛋生雞？

　　人們通常認為干細胞具有生成或替換特化細胞的內在能力。然而，紐約大學的一個生物學家小組證實，再生植株可以通過重演胚胎發育，用更成熟的細胞自然重建它們的干細胞。

　　“矛盾的是，這意味著在這一系統中并非干細胞直接生成植物組織，而是植物組織生成了干細胞，”研究的資深作者、紐約大學生物系副教授Kenneth Birnbaum解釋說。

　　在這項發表于《細胞》（Cell）雜志上的研究中，研究人員利用譜系追蹤研究植物根部再生確定了細胞的起源，利用活體成像觀察了一些組織的動態重組，并通過單細胞RNA測序分析了再生過程中轉變的細胞。

　　研究小組發現，在嚴重損傷除去根部的所有干細胞后，由已經特化的許多不同類型的細胞補充了新的干細胞。為此，植物重演了胚胎發育步驟，首先構建出了一些特化的組織，組裝之后這些組織生成了一組新的干細胞。這表明實現長期生長的重要要素未必是具有生成細胞特性的干細胞，而是一起構建出干細胞行為的周圍組織。

　　這項研究對于植物如何保持它們眾所周知的長期生長和生產力具有重要影響。此外，許多細胞能夠協調再生對于一些重要糧食作物，如通過再生種植的木薯也具有重要意義。

　　Birnbaum說：“植物具有驚人的修復自身的能力，而一些動物系統與植物重建干細胞的方式有些相似之處。”

　　例如，近期的一些小鼠研究表明成年毛細胞和腸細胞可以“重建”它們的干細胞。

　　“我們不能誤認為一些植物基因將可以幫助人類再生，但與干細胞重建相關的一些原理可以作為一種通用模型。”

　　Birnbaum說：“一個有趣的方面是，植物再生以不同的規模重復了胚胎信號。具體而言，一些發生在胚胎單細胞中的事件也發生在了更大受損組織內許多細胞中。這就好像植物以新的規模疊加胚胎發育以適應受損組織。這給予了植物巨大的靈活性來修復受損身體部位。”

　　植物生物學家很久之前就發現了在分生組織調控干細胞增殖的CLAVATA-WUSCHEL通路。轉錄因子WUSCHEL能通過改變基因表達促進干細胞的增殖。在經典CLAVATA-WUSCHEL通路中，干細胞會發回一個負面信號，對增殖信號進行抑制。冷泉港實驗室（CSHL）研究人員在玉米中發現了一個新干細胞通路，揭示了植物調控干細胞增殖的重要機制。這項研究于2016年5月發表在Nature Genetics雜志上。

　　細胞對于新細胞的不斷生成至關重要。盡管干細胞在推動植物生長與發育上發揮了重要的作用，關于它們的嚴密分子調控仍然有許多問題有待解答。來自比利時VIB研究所和根特大學的植物研究人員發現了干細胞復雜調控中的一個新步驟。他們的研究結果在線發表在2013年的Science雜志上。

　　全能干細胞能夠讓植物在整個生命周期中產生新的器官，是植物生長發育的源泉和信號調控中心，但是到目前為止，人們對于干細胞組織中心建立和維持的機制仍然知之甚少。現在來自中國科學院遺傳與發育生物學研究所的李傳友課題小組發現了一個在植物根尖干細胞維持中起重要作用的基因，這一發現是植物干細胞研究上取得的一個重要進展。研究結果于2010年11月3日作為封面文章發表于國際著名雜志The Plant Cell上。