Cell颠覆干细胞认知：鸡生蛋or蛋生鸡？

　　人们通常认为干细胞具有生成或替换特化细胞的内在能力。然而，纽约大学的一个生物学家小组证实，再生植株可以通过重演胚胎发育，用更成熟的细胞自然重建它们的干细胞。

　　“矛盾的是，这意味着在这一系统中并非干细胞直接生成植物组织，而是植物组织生成了干细胞，”研究的资深作者、纽约大学生物系副教授Kenneth Birnbaum解释说。

　　在这项发表于《细胞》（Cell）杂志上的研究中，研究人员利用谱系追踪研究植物根部再生确定了细胞的起源，利用活体成像观察了一些组织的动态重组，并通过单细胞RNA测序分析了再生过程中转变的细胞。

　　研究小组发现，在严重损伤除去根部的所有干细胞后，由已经特化的许多不同类型的细胞补充了新的干细胞。为此，植物重演了胚胎发育步骤，首先构建出了一些特化的组织，组装之后这些组织生成了一组新的干细胞。这表明实现长期生长的重要要素未必是具有生成细胞特性的干细胞，而是一起构建出干细胞行为的周围组织。

　　这项研究对于植物如何保持它们众所周知的长期生长和生产力具有重要影响。此外，许多细胞能够协调再生对于一些重要粮食作物，如通过再生种植的木薯也具有重要意义。

　　Birnbaum说：“植物具有惊人的修复自身的能力，而一些动物系统与植物重建干细胞的方式有些相似之处。”

　　例如，近期的一些小鼠研究表明成年毛细胞和肠细胞可以“重建”它们的干细胞。

　　“我们不能误认为一些植物基因将可以帮助人类再生，但与干细胞重建相关的一些原理可以作为一种通用模型。”

　　Birnbaum说：“一个有趣的方面是，植物再生以不同的规模重复了胚胎信号。具体而言，一些发生在胚胎单细胞中的事件也发生在了更大受损组织内许多细胞中。这就好像植物以新的规模叠加胚胎发育以适应受损组织。这给予了植物巨大的灵活性来修复受损身体部位。”

　　植物生物学家很久之前就发现了在分生组织调控干细胞增殖的CLAVATA-WUSCHEL通路。转录因子WUSCHEL能通过改变基因表达促进干细胞的增殖。在经典CLAVATA-WUSCHEL通路中，干细胞会发回一个负面信号，对增殖信号进行抑制。冷泉港实验室（CSHL）研究人员在玉米中发现了一个新干细胞通路，揭示了植物调控干细胞增殖的重要机制。这项研究于2016年5月发表在Nature Genetics杂志上。

　　细胞对于新细胞的不断生成至关重要。尽管干细胞在推动植物生长与发育上发挥了重要的作用，关于它们的严密分子调控仍然有许多问题有待解答。来自比利时VIB研究所和根特大学的植物研究人员发现了干细胞复杂调控中的一个新步骤。他们的研究结果在线发表在2013年的Science杂志上。

　　全能干细胞能够让植物在整个生命周期中产生新的器官，是植物生长发育的源泉和信号调控中心，但是到目前为止，人们对于干细胞组织中心建立和维持的机制仍然知之甚少。现在来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的李传友课题小组发现了一个在植物根尖干细胞维持中起重要作用的基因，这一发现是植物干细胞研究上取得的一个重要进展。研究结果于2010年11月3日作为封面文章发表于国际著名杂志The Plant Cell上。