植物干細(xì)胞又稱為分生組織，是相對(duì)于植物體內(nèi)已經(jīng)分化成熟的成熟組織而言的。植物分生組織根據(jù)其位置可以分為頂端分生組織和側(cè)生分生組織兩大類。其中頂端分生組織包括莖尖分生組織（SAM)和根尖分生組織（RAM)。側(cè)生分生組織包括維管形成層（vascular cambium)和木栓形成層(cork cambium)。通常情況下，我們說干細(xì)胞（Stem 細(xì)胞），多數(shù)是在討論人類干細(xì)胞。那么什么是植物的干細(xì)胞呢？簡(jiǎn)單來說，植物的干細(xì)胞就是植物體內(nèi)的兩“團(tuán)”細(xì)胞。這兩團(tuán)細(xì)胞分別位于植物的頂端分生組織（shootapical meristem, SAM）和根尖分生組織（root apical meristem, RAM）中。大名鼎鼎的擬南芥。右下圖用紅色標(biāo)出的部分，就是擬南芥頂端分生組織中的干細(xì)胞。長(zhǎng)在培養(yǎng)基中擬南芥小苗。右圖中紅色標(biāo)出的部分就是擬南芥根尖分生組織中的干細(xì)胞
簡(jiǎn)介
植物干細(xì)胞（Plant stem 細(xì)胞）包含有關(guān)于植物發(fā)育和生長(zhǎng)的所有程式，擁有永恒生命力的細(xì)胞（immortal cell），是植物生命力的根源（origin）。
植物干細(xì)胞存在于被稱為分生組織的特殊構(gòu)造內(nèi)，具有非常驚人的再生能力。這些使得植物可以在數(shù)百年間不斷生長(zhǎng)，并生成全新的器官。《自然》415,715-754（2002）。
動(dòng)物和人的干細(xì)胞，如胚胎干細(xì)胞，皮膚干細(xì)胞，肝干細(xì)胞，心臟干細(xì)胞，神經(jīng)干細(xì)胞和誘導(dǎo)性多功能干細(xì)胞等名詞及其研究成果時(shí)常出現(xiàn)在報(bào)紙和雜志上，人們對(duì)它們?cè)卺t(yī)學(xué)上，特別是組織工程或再生醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用抱有非常大的期望。那么植物是否也有像動(dòng)物和人一樣的干細(xì)胞呢？回答是肯定的，植物也有它們自己的干胞！植物細(xì)胞具有全能性是植物干組胞的基礎(chǔ)，植物的干細(xì)胞具有很強(qiáng)的自我更新能力，并且可以分化成為其他類型的植物細(xì)胞，最終產(chǎn)生新的器宮，植物的干細(xì)胞主要包括頂端干紹胞(又稱頂端分生組織)，根尖干細(xì)胞(根尖分生組織)和側(cè)生干細(xì)胞(包括維管形成層及木栓形成屬)。莖、葉和花這三大地上器官就是由位于頂端分生組織中的植物干細(xì)所產(chǎn)生的，而位于地下的根，則是由根尖分生組織中的干細(xì)胞分化而來，有的植物干細(xì)胞不衰老，長(zhǎng)命千歲，例如狐尾松的樹齡可達(dá)4000多年，其干組胞從種子萌發(fā)開始一直保持著生長(zhǎng)分化的能力。
分離培養(yǎng)
由于植物干細(xì)胞的獨(dú)特的構(gòu)造，盡管有了160年的努力，但卻從來沒有成功地只將植物干細(xì)胞純粹地分離出來并培養(yǎng)的先例。
形成層（植物干細(xì)胞）是由具有很薄且微小的細(xì)胞壁的微小細(xì)胞層構(gòu)成，在分離過程中極易受損?！禠ife Science》(1999)322:633-650。
形成層是由狹窄地沿軸方向很細(xì)地分布的，具有很薄的細(xì)胞壁和很多液泡的細(xì)胞構(gòu)成，夾在由很厚的細(xì)胞壁的維管束組織中間，有著提取時(shí)極易受損的技術(shù)性難點(diǎn)。《journal of Microscopy》(1997)187:77-84。
形成層是植物的分裂組織，即植物的干細(xì)胞組織。形成層由很薄的細(xì)胞壁的很少層數(shù)的細(xì)胞構(gòu)成，在植物體內(nèi)極微量存在。由于這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如果施加物理性外力的話，在分離的過程中極易受損，并喪失干細(xì)胞的特性。
2005年世界首次成功分離并培養(yǎng)了植物干細(xì)胞。
新興技術(shù)
植物干細(xì)胞培養(yǎng)是植物組織培養(yǎng)中新興技術(shù)。植物干細(xì)胞(plant stem 細(xì)胞)是指包含有原植物生長(zhǎng)和發(fā)育的所有程式，擁有永恒生命力的細(xì)胞(Immortal cell)與脫分化而來的細(xì)胞不同，植物干細(xì)胞存在于分生組織內(nèi)，在外植體培養(yǎng)過程中由分生組織產(chǎn)生，干細(xì)胞形態(tài)均一、規(guī)則排列，區(qū)別于一般組織脫分化細(xì)胞的無規(guī)則聚集狀態(tài)。植物干細(xì)胞具有非常驚人的再生能力，使得植物可以在數(shù)百年間不斷生長(zhǎng)，并生成全新的器官。人參干細(xì)胞培養(yǎng)已取得顯著成果，還有待于深入研究和應(yīng)用。
調(diào)控機(jī)制
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院趙忠課題組研究揭示了植物干細(xì)胞調(diào)控的新機(jī)制，研究結(jié)果以Redox regulation of plant stem 細(xì)胞 fate為題，發(fā)表在embo Journal上。
干細(xì)胞維持與分化的調(diào)控對(duì)于動(dòng)物抑或是對(duì)于植物的生長(zhǎng)發(fā)育而言具有重要意義，一旦干細(xì)胞功能發(fā)生異常，植物和動(dòng)物的生長(zhǎng)和發(fā)育均會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重缺陷。然而，目前對(duì)于植物和動(dòng)物干細(xì)胞調(diào)控的共同機(jī)制尚不清楚。先前研究有報(bào)道過氧化氫在動(dòng)物干細(xì)胞分化的調(diào)控有著重要作用。該項(xiàng)研究表明，超氧根和過氧化氫作為新的信號(hào)調(diào)控植物干細(xì)胞的維持與分化。在植物莖頂端分生組織（腺苷甲硫氨酸）中，超氧根主要在干細(xì)胞CZ富集，而過氧化氫主要在分化細(xì)胞PZ富集，這種分布模式依賴于一系列活性氧代謝基因在SAM中特異表達(dá)模式，研究發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的超氧化物歧化酶特異在分化細(xì)胞PZ表達(dá)而過氧化物酶在干細(xì)胞CZ特異表達(dá)。CZ區(qū)超氧根通過正調(diào)控植物干細(xì)胞重要調(diào)控基因WUS的表達(dá)從而維持干細(xì)胞的穩(wěn)定；而PZ區(qū)過氧化氫可以促進(jìn)細(xì)胞分裂調(diào)控分化過程。此外，研究還發(fā)現(xiàn)超氧根和過氧化氫之間形成balance、相互拮抗，并通過調(diào)控WUS而決定干細(xì)胞的命運(yùn)。該研究揭示這種新的干細(xì)胞調(diào)控的信號(hào)可能在植物和動(dòng)物中是保守的，并為研究ROS-介導(dǎo)的干細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)控機(jī)制提供了理論基礎(chǔ)。
該研究是在科技部、中科院以及國(guó)家中華人民共和國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的資助下完成的。
專利及認(rèn)證
成功開發(fā)了植物干細(xì)胞平臺(tái)技術(shù)，獲得了多項(xiàng)發(fā)明技術(shù)專利，并積極地將這些技術(shù)運(yùn)用到產(chǎn)業(yè)運(yùn)營(yíng)中。
專利現(xiàn)狀：
1.植物干細(xì)胞分離及培養(yǎng)技術(shù)作為平臺(tái)技術(shù)在海外主要的十多個(gè)國(guó)家申請(qǐng)了專利認(rèn)證，確保了廣范圍的專利網(wǎng)。
2.原料專利、技術(shù)專利和用途專利等包含在內(nèi)的共120多個(gè)專利認(rèn)證（包含海外的100多個(gè)專利）。
3.被韓國(guó)專利廳選定為“2010年尖端輔助材料產(chǎn)業(yè)IP-R&D戰(zhàn)略支援事業(yè)”和“民間知識(shí)產(chǎn)業(yè)（IP）戰(zhàn)略特派專家事業(yè)”，確立了R&D戰(zhàn)略及增益創(chuàng)收的模型！
4.2011年被選定為專利明星企業(yè)，獲得了政府獎(jiǎng)勵(lì)的為期3年的專利綜合資訊咨詢支援。
應(yīng)用產(chǎn)業(yè)
通過從多種植物中分離并大量生產(chǎn)植物干細(xì)胞，積極開發(fā)天然新藥及生物新原料，以食品及化妝品產(chǎn)業(yè)為核心正不斷發(fā)展與成長(zhǎng)。
植物干細(xì)胞正在廣泛通過商業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域運(yùn)用到人類的生命健康象限之中。
參考資料 >
研究揭示植物干細(xì)胞調(diào)控新機(jī)制.生物谷.2017-11-04