不同於高等動物，高等植物細胞命運可塑性高，分化的植物體細胞可獲得全能性（totipotency），再生出完整可育植株。植物單細胞再生在農業、園藝上應用廣泛，是遺傳轉化的常用途徑。雖然較多種類的植物均實現了單個分化體細胞的再生，獲得了完整植株，而關於植物單細胞再生機制目前仍知之甚少。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所焦雨鈴研究組與中國科學院大學生命科學學院汪穎研究組合作，發現WUS與DRN是兩個擬南芥葉肉細胞再生所必需的轉錄因子，並能促進再生。結合活體成像結果、單細胞轉錄組資料和單細胞核轉錄組資料發現，伴隨著細胞壁消化的原生質體化過程在全基因組水平增加基因的隨機表達。研究還發現，原生質體化後染色質開放程度增加，與基因隨機表達增加相關。人為增加染色質開放程度可以提升原生質體再生效率。
在此基礎上，該研究提出了單細胞再生的“轉錄組選擇”模型：原生質體化後的基因隨機表達在單細胞水平創造了演化的基礎，培養條件選擇出能夠再生的基因表達組合。這一研究為植物單細胞再生機制提供了新思路。該機制可能在哺乳動物多能幹細胞的誘導中發揮作用，併為動物體細胞再生研究提供借鑑。
8月11日，相關研究成果發表在Science Advances（DOI：10.1126/sciadv.abg8466）上。研究工作得到國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。
來源：中國科學院遺傳與發育生物學研究所
