植物干细胞对世界粮食供应、动物饲料和燃料生产意义重大，是植物生长的基础，但此前我们对调控其功能的许多重要基因仍知之甚少。不过，冷泉港实验室(CSHL)的植物生物学家近日取得重要成果，为相关研究带来新突破。
CSHL的植物生物学家首次在数千个玉米和拟南芥茎细胞中，成功定位了两种已知的干细胞调控因子。不仅如此，研究还发现了这两个物种中新的干细胞调控因子，并将部分新因子与玉米的大小变异建立联系。值得一提的是，这种回收稀有干细胞的方法有望应用于整个植物界，相关研究已发表在《发育细胞》杂志上。
CSHL教授David Jackson表示，理想状态下，若能掌握制造干细胞的方法，将有助于更好地再生植物，深入了解植物多样性，培育出更具韧性或更高产的新作物。但目前，尚未掌握实现这一目标的完整调控基因列表。
此次研究中，Jackson和他的同事聚焦于两种著名的干细胞调控因子CLAVATA3和WUSCHEL。Jackson实验室前博士后Xu Xiaosa精心解剖了含有干细胞的玉米和拟南芥嫩芽，研究小组借助“微流体”机器分离每个细胞，将RNA转化为DNA并贴上标签以识别来源，这一过程即单细胞RNA测序。通过该技术，研究人员能同时观察基因在数千个细胞中的表达情况，且研究数据可供整个研究领域使用，避免其他研究者重复实验。
借助单细胞RNA测序，研究团队回收了约5000个表达CLAVATA3和1000个表达WUSCHEL的细胞，并鉴定出数百个在玉米和拟南芥干细胞中优先表达的基因，这些基因可能在众多植物物种中具有重要进化意义。同时，研究团队还将某些干细胞调控因子与玉米的生产力联系起来，未来或可帮助育种者筛选出用于生产食品、动物饲料或燃料的特定品种。
Jackson称，这些基础知识将为未来十年的研究提供指导，不仅发育生物学家能用，生理学家在思考玉米穗生长及提高产量问题时能参考，育种家也能从中受益。
更多信息： Xiaosa Xu 等人，大规模单细胞干细胞分析识别出芽发育和产量性状变异的冗余调控因子，Developmental Cell (2025)。
