自然界中不乏千年古树，植物好像总是生命力的代名词，它在生命周期中继续不断地发生新的枝、叶、花与果实。而这全部生命律动，都源于一类中心的细胞群——植物干细胞。它们散布于茎顶端、根尖等“成长中枢”，经过准确的割裂与分解，制作出植物成长的蓝图。也正是因为干细胞活性的精妙调控，刻画了全球约39万种植物的多样形状。

　　植物是怎么坚持其干细胞功用以完成强壮的再生才能？这一中心问题是植物科学研讨的重要前沿，从剑桥到上海，从博士后到研讨员，我国科学院分子植物科学杰出立异中心研讨员杨卫士在这一研讨方向上研讨十年，又一次带领研讨团队获得了重要发展。

　　北京时刻2025年12月5日，杨卫士团队在世界威望学术期刊Science宣布论文，为这一谜题供给了要害答案。我国科学院分子植物科学杰出立异中心博士研讨生朱先苗和陈兴为该论文的一起榜首作者，杨卫士为通讯作者。

　　一直以来，细胞壁都被认为是被迫、停止的植物细胞“外骨骼”，但这项研讨成果或许推翻了人类关于细胞壁的传统认知。

　　研讨发现，细胞壁的力学特性在干细胞调控中扮演着中心人物。在植物茎尖干细胞区域，细胞壁的主要成分果胶（pectin）呈现出共同的“二元散布”形式：新构成的细胞横壁偏“软”，富含去甲酯化果胶；而老练的细胞壁则更“硬”，以高度甲酯化的果胶为主。这种“软硬兼备”的时空构型，对坚持干细胞微环境稳态至关重要。

　　拟南芥分生安排干细胞的细胞壁“二元润饰”形式。本文图片均为 我国科学院分子植物科学杰出立异中心 供图

　　研讨进一步发现，植物能够经过准确操控某些mRNA（信使分子）在特守时刻和方位的散布，来精密调理细胞壁的微观结构。这种调控协助干细胞在适宜的时刻、以正确的方法来进行割裂，然后保证植物正常发育和形状构建。在重生的细胞壁中，果胶成分的去甲酯化进程使其变得较为柔软、易调整，然后协助细胞灵敏确认割裂的方向和方位；而在老练的细胞壁中，果胶坚持高甲酯化状况，则有利于坚持干细胞继续割裂的才能及安排的安稳。因而，细胞壁结构的动态改变，实际上像是操控干细胞命运的一个“中心开关”，引导其在割裂、分解等不同状况间转化。

　　对这一“中心开关”的运作机制进一步解析，会发现一个风趣的“破例”：PME5是担任催化果胶“软化”的要害酶，其信使RNA（mRNA）在转录后并不当即进入细胞质，而是被特异性停留于细胞核内，构成一个与细胞周期同步的mRNA储备库。只有当细胞割裂发动、核膜崩溃之际，这些被禁闭的mRNA才被同步开释，敏捷翻译为功用蛋白，精准作用于重生细胞壁，完成细胞壁部分的、守时定点的“软化”调控。

　　这种mRNA的核内阻隔机制，犹如一个预设的“时刻胶囊”，保证了细胞壁润饰程序仅在细胞割裂的要害时刻窗口被激活，以此来完成新旧细胞壁性质的准确区别。该机制也完美解说了植物怎么在严密相邻的细胞区域坚持天壤之别的细胞壁力学特性。

　　研讨证明，一旦该调控机制遭到损坏，植物会表现出细胞割裂形式紊乱、干细胞活性下降、分生安排发育停止等一系列缺点，然后确立了细胞壁的精密结构对干细胞的活性起着要害作用。本研讨不只答复了植物干细胞命运决议这一中心科学问题，也提醒了一种全新的基因表达调控形式——mRNA核停留。PME5 mRNA在细胞内的方位和呈现时刻被精密调控，这就像一套内涵的“时空和谐程序”，奇妙地将干细胞增殖与细胞壁重建两个进程严密联系起来，然后精准引导干细胞该何时割裂、何时分解。

　　值得重视的是，该调控机制在玉米、大豆、西红柿等多种作物中高度保存。作物的株高、分蘖数、穗型和果实巨细等要害农艺性状，都与干细胞生机严密相关。根据“细胞壁精准规划”战略，该研讨成果有望助力提高作物分生安排活性和产值潜力，为培养高产高效作物、保证国家粮食安全、助力“双碳”方针完成，供给要害的理论支撑和技能途径。