十年磨一剑,上海科学家终于破译了植物“永生”的底层密码。2025年12月5日,中科院分子植物科学卓越创新中心杨卫兵团队在《科学》杂志发表突破性成果,揭示植物干细胞再生的核心机制——细胞壁果胶的“二元分布”模式:新生细胞壁偏“软”,成熟细胞壁偏“硬”。这一发现不仅解释了植物为何能持续生长、千年不朽,更意味着我国在农业生物技术领域实现了从基础研究到原理突破的关键跨越。在全球种业竞争白热化的今天,这项技术有望成为驱动“农业新质生产力”的核心引擎。
科研突破的技术内涵与历时进程
这项颠覆性发现背后是整整十年的潜心探索。自2014年起,杨卫兵团队聚焦植物茎尖分生组织中不足0.1毫米的干细胞区域,最终锁定细胞壁力学特性为调控再生能力的关键。他们发现,果胶甲酯化状态的时空差异构建出“软硬兼备”的微环境,保障干细胞持续分裂与分化。更关键的是,研究首次捕捉到一种特殊mRNA的动态行为:它被RNA结合蛋白RZ-1B/1C“锁”在细胞核内,仅在适宜条件下释放至细胞质,激活PME5酶以软化细胞壁,启动细胞分裂——整个过程仅数百毫秒,过去极难观测。 这一机制已在拟南芥、玉米、大豆、番茄等多种作物中验证存在,展现出广泛适用性,不仅是对“中心法则”的补充,更为精准调控植物生长提供了可编程的“开关”。
农业科技变革中的商业价值挖掘
传统育种周期长达5–10年,效率低、成本高。而基于该技术的新路径,有望将优良品种培育周期缩短至2–3年。通过干预细胞壁状态增强分生组织活性,理论上可系统性提升作物产量潜力——比如让玉米穗更饱满、番茄果实更大。测算显示,在光能利用效率不变的前提下,若细胞分裂频率提高20%,主粮作物理论增产可达8%–12%。对于耕地资源紧张的中国而言,这种“向内挖潜”的技术路线极具战略意义。尤为关键的是,该技术无需引入外源基因,属于非转基因路径,有效规避了公众对转基因安全性的担忧,为商业化扫清一大障碍。
成果转化路径与市场应用场景
目前技术尚处于实验室向中试过渡阶段,但产业关注已迅速升温。在上海张江高科技园区,已有生物农业企业启动与中科院团队的对接,探索在高附加值作物领域的先行试点。初步应用场景包括林木快繁、中药材工厂化生产、以及开发新型植物生长调节剂作为生物刺激素嵌入智慧农业体系。尽管具体合作方未披露,但结合2024年浦江创新论坛上硅羿科技等本土企业在RNA农业应用的崛起可见,上海已形成合成生物学驱动农业创新的良好生态。政策与资本正形成双轮驱动:国家提出2025年生物经济达10万亿元目标,《种业振兴行动方案》强调原始创新;2023年全国农业科技投融资超80亿元,同比增长18%,隆平高科、大北农等头部企业研发投入占比已达8%–12%,接近国际水平。