5月31日，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與來(lái)自4個(gè)省的12家苗木企業(yè)、科研單位聯(lián)合成立植物干細(xì)胞與生物技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，通過(guò)此舉加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，用最新的科研成果推動(dòng)植物組織培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。
　　前景廣闊的組織培養(yǎng)技術(shù)組織培養(yǎng)是通過(guò)將植物活的離體器官、組織或細(xì)胞置于培養(yǎng)基內(nèi)，并放在適宜的環(huán)境中進(jìn)行連續(xù)培養(yǎng)以獲得細(xì)胞、組織或個(gè)體的技術(shù)。植物的繁殖包括有性生殖和營(yíng)養(yǎng)繁殖兩種方式。有性生殖后代遺傳物質(zhì)來(lái)自于父母雙方，由于遺傳物質(zhì)的重組、花粉的混雜等因素，有性生殖獲得的后代往往性狀雜亂不一。而營(yíng)養(yǎng)繁殖是對(duì)親本的“克隆”，使得優(yōu)良性狀得以完全保留，并且讓獲得的后代植株長(zhǎng)勢(shì)整齊；與扦插、壓條等其他營(yíng)養(yǎng)繁殖方式相比，組培苗有生長(zhǎng)勢(shì)更好、更加整齊、生產(chǎn)過(guò)程更容易控制、占地面積小、速度快、不受季節(jié)限制、適合工廠化大規(guī)模高效生產(chǎn)等優(yōu)勢(shì)。組培還是植物基因工程操作和分子設(shè)計(jì)育種的必要步驟，是發(fā)展生物育種的重要前提。因此，組織培養(yǎng)已成為農(nóng)業(yè)科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)的手段和重要途徑。目前蘋(píng)果、櫻桃和一些花卉、林木可以通過(guò)組織培養(yǎng)來(lái)進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)快速繁殖。但是由于對(duì)組織培養(yǎng)的一些問(wèn)題還缺乏更深入的研究，目前僅有較少物種或一個(gè)物種的少數(shù)品種能建立組培再生體系，還有許多經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的物種或性狀更優(yōu)異的品種無(wú)法實(shí)現(xiàn)組織培養(yǎng)。
　　由于組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)提高農(nóng)業(yè)科研和生產(chǎn)水平有重要意義，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)這方面研究高度重視。作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張憲省教授率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始就從事植物組織培養(yǎng)研究，取得多項(xiàng)重要研究成果。該團(tuán)隊(duì)在研究中通過(guò)組織培養(yǎng)不僅可以產(chǎn)生常見(jiàn)植物的根、葉、芽，還可以在培養(yǎng)基上單獨(dú)長(zhǎng)出一朵花；也能夠單獨(dú)培養(yǎng)出一個(gè)植物的花藥，花藥是花的雄蕊產(chǎn)生花粉的重要組織。他們還可以從培養(yǎng)材料上面直接誘導(dǎo)產(chǎn)生胚珠，胚珠授粉后就能長(zhǎng)出種子；也能夠單獨(dú)誘導(dǎo)出植物子房，這對(duì)有性生殖研究非常重要。
　　科研人員介紹說(shuō)，隨著研究的進(jìn)一步深入、拓展，將來(lái)就有可能直接利用組培體系離體產(chǎn)生器官，比如花瓣、心皮、雄蕊，甚至果實(shí)，這樣就可以產(chǎn)生真正的“植物工廠”，在車(chē)間中生產(chǎn)花瓣，用作花店銷(xiāo)售或提取精油；生產(chǎn)心皮和雄蕊，從而直接在培養(yǎng)基上結(jié)出大米；生產(chǎn)果實(shí)，甚至可以讓宇航員只帶接種了植物組織的培養(yǎng)基上飛船，便可以在太空中吃到新鮮的番茄……可以說(shuō)，組織培養(yǎng)將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來(lái)更美好的前景。
　　揭示激素調(diào)控植物干細(xì)胞的分子機(jī)理1957年，德國(guó)科學(xué)家Skoog和Miller發(fā)現(xiàn)，外源施加細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素能夠在體外培養(yǎng)條件下誘導(dǎo)莖端干細(xì)胞重新形成，進(jìn)而再生出完整植株。這一發(fā)現(xiàn)是植物組織培養(yǎng)技術(shù)的源頭，基于這一發(fā)現(xiàn)而建立的植物組織培養(yǎng)技術(shù)成為上世紀(jì)末、本世紀(jì)初國(guó)際植物生物技術(shù)的“主角”，為植物離體快繁和基因工程的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。然而為什么外源細(xì)胞分裂素和生長(zhǎng)素能夠誘導(dǎo)莖端干細(xì)胞再生？這兩種植物激素作用的機(jī)制是什么？這些問(wèn)題始終沒(méi)有得到細(xì)致完備的回答，這也是為什么很多物種，或某一物種的部分品種難以建立組培體系，人們又對(duì)此束手無(wú)策的原因。
　　植物生長(zhǎng)和組織培養(yǎng)都離不開(kāi)干細(xì)胞。干細(xì)胞是一類(lèi)具有自我更新能力和多項(xiàng)分化潛能的細(xì)胞，干細(xì)胞是生物體所有細(xì)胞的來(lái)源。植物的根、莖、葉、花、果、種都是由干細(xì)胞產(chǎn)生的。相對(duì)于動(dòng)物干細(xì)胞研究，植物干細(xì)胞研究起步較晚，難度也較大。近十幾年來(lái)，張憲省團(tuán)隊(duì)圍繞激素對(duì)植物干細(xì)胞的調(diào)控機(jī)理開(kāi)展了深入研究，發(fā)現(xiàn)了生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素調(diào)控干細(xì)胞的機(jī)理。根據(jù)他們的研究結(jié)果，生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的響應(yīng)信號(hào)在莖端分生組織重塑呈現(xiàn)出十分有規(guī)律的變化過(guò)程，逐漸從相互重疊的均勻分布變成相互拮抗的分布模式，最終細(xì)胞分裂素分布在原分生組織的中心，生長(zhǎng)素在細(xì)胞分裂素的上方周?chē)鷧^(qū)域呈環(huán)狀分布。這一特定模式是誘導(dǎo)干細(xì)胞產(chǎn)生的必要條件。他們經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，這一特定模式是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和合成途徑中的基因相互抑制造成的，而其中細(xì)胞分裂素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的B類(lèi)響應(yīng)因子直接啟動(dòng)干細(xì)胞調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄。這些結(jié)果為我們進(jìn)一步提高難再生物種和品種的再生能力，進(jìn)而建立組培體系奠定了基礎(chǔ)。
　　張憲省介紹說(shuō)，從理論上講，植物的所有器官都可以誘導(dǎo)產(chǎn)生，這與我們用的培養(yǎng)材料，以及激素的種類(lèi)、激素的水平等都有密切的關(guān)系。過(guò)去利用莖、葉來(lái)進(jìn)行組織培養(yǎng)，而該團(tuán)隊(duì)最近的研究還發(fā)現(xiàn)，用根培養(yǎng)產(chǎn)生的芽不僅數(shù)量多、而且時(shí)間短，他們正準(zhǔn)備將這個(gè)新發(fā)現(xiàn)申報(bào)專(zhuān)利。
　　產(chǎn)學(xué)研合作提高創(chuàng)新水平
　　據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)與中科院遺傳所、中科院植物所、中科院上海生科院、中國(guó)科技大學(xué)、山東大學(xué)等國(guó)內(nèi)科研單位和高校，以及美國(guó)加州理工學(xué)院、德國(guó)弗萊堡大學(xué)、芬蘭赫爾辛基大學(xué)等國(guó)外知名高校開(kāi)展了密切的合作，并且組織召開(kāi)了首屆國(guó)際植物分生組織研討會(huì)。張憲省對(duì)記者說(shuō)：“基礎(chǔ)研究要為技術(shù)創(chuàng)新提供指導(dǎo)。我們剛申報(bào)了山東省植物干細(xì)胞與生物技術(shù)創(chuàng)新研究中心，目的是讓這些最新研究成果在推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮作用。我們不僅希望通過(guò)與國(guó)內(nèi)外頂尖科研單位加強(qiáng)合作、取得一流研究成果，而且希望與企業(yè)加強(qiáng)合作，讓這些研究成果接地氣、指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，用科技提高我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水平?！?br>　　記者注意到，植物干細(xì)胞與生物技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟中既有山東豐沃集團(tuán)、山東聊城綠澤科技園林有限公司等國(guó)內(nèi)苗木行業(yè)的知名企業(yè)，也有地方科研和推廣單位。山東聊城綠澤園林科技有限公司是一家以繁育和種植園林綠化植物為主的企業(yè)，也是國(guó)內(nèi)最大的海棠種植繁育基地，目前這里以海棠為主的觀賞果樹(shù)繁育基地的面積達(dá)到5000多畝，已經(jīng)收集到200多個(gè)海棠品種，并被國(guó)際海棠協(xié)會(huì)確定為中國(guó)海棠品種資源圃?？偨?jīng)理李群述說(shuō)：“盡管這些年來(lái)我們的企業(yè)規(guī)模和影響不斷擴(kuò)大，但海棠苗木繁育仍采用扦插、嫁接等老辦法，樹(shù)苗的脫毒，品質(zhì)控制等方面還存在一些問(wèn)題和困難。聯(lián)盟成立后，我們將建立山東農(nóng)業(yè)大學(xué)組培實(shí)驗(yàn)室，依靠科學(xué)技術(shù)、依靠專(zhuān)家來(lái)提高海棠組培苗木品質(zhì)和生產(chǎn)的水平。”
　　甘肅靜寧縣果樹(shù)果品研究所所長(zhǎng)李建明告訴記者：“靜寧是從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始發(fā)展蘋(píng)果的，蘋(píng)果面積已經(jīng)達(dá)到100萬(wàn)畝以上，是全國(guó)蘋(píng)果面積最大的縣、蘋(píng)果品質(zhì)最好的縣。現(xiàn)在老果園面積已經(jīng)達(dá)到30多萬(wàn)畝，每年有兩三萬(wàn)畝果園需要更新，苗木的需求量在200萬(wàn)株以上。但現(xiàn)在外調(diào)的苗木都是速生苗，苗木質(zhì)量得不到保證，病蟲(chóng)害也比較多，育苗現(xiàn)在成了制約蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的短板。我們希望參加這個(gè)聯(lián)盟后，利用最先進(jìn)的組培等技術(shù)提高苗木繁育和生產(chǎn)水平，促進(jìn)蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。”
　　著名果樹(shù)專(zhuān)家、中國(guó)工程院束懷瑞院士說(shuō)：“干細(xì)胞和組織培養(yǎng)研究是作物生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的特色優(yōu)勢(shì)方向，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外相關(guān)方面的頂尖團(tuán)隊(duì)進(jìn)行合作，在植物干細(xì)胞等領(lǐng)域研究取得多項(xiàng)重要成果。要把這些研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)，必須與企業(yè)結(jié)合。通過(guò)建立植物干細(xì)胞與生物技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，把這方面創(chuàng)新能力強(qiáng)的單位聯(lián)合起來(lái)做到強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合形成合力，這樣才能保證我們研究的成果、生產(chǎn)的產(chǎn)品是高水平、高效益的。希望這個(gè)聯(lián)盟要瞄準(zhǔn)生產(chǎn)需要研究問(wèn)題，爭(zhēng)取大項(xiàng)目、出大成果，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，這樣我們的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合才有力量?！?