植物干細胞探索之旅

◆火箭軍特色醫(yī)學(xué)中心藥劑科干細胞與組織工程實驗室 王佃亮

從萋萋小草到參天大樹，所有植物都是由細胞構(gòu)成的。

細胞是構(gòu)成植物生命大廈的磚塊，是各種組織器官的結(jié)構(gòu)和功能單位。細胞種類繁多，形態(tài)各異，是自然界中植物多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)。那么，不同種類的植物細胞最初是從哪里來的？這需要從動物干細胞說起。

1867年，德國實驗病理學(xué)家尤利烏斯·科恩海姆在開展傷口炎癥研究期間，給試驗動物靜脈注射苯胺后，偶然發(fā)現(xiàn)了“干細胞”。

經(jīng)長期研究發(fā)現(xiàn)，受精卵是高等動物和人類的原始干細胞，是胚胎發(fā)育的起點，是新生命的原點。受精卵經(jīng)過不斷分裂（卵裂），產(chǎn)生了種類繁多的干細胞和其他各種形態(tài)的細胞，形成不同組織器官，發(fā)育為胚胎。動物或人類誕生后，體內(nèi)仍然保留一定種類和數(shù)量的干細胞，以便再生衰老、損傷或死亡的組織器官，使生命活動能正常進行。沒有干細胞，高等動物和人類將無法生存。

植物的生命力較動物和人類相比似乎更加頑強。我們通過無菌操作和酶消化技術(shù)，從植物葉片中獲取的沒有細胞壁的“裸”細胞（原生質(zhì)體），在試管、三角燒瓶等盛有培養(yǎng)基的容器中培養(yǎng)，很容易再生出植株；扦插多肉植物的新鮮葉片，同樣可再生出多肉植物。

植物超強的再生能力不禁讓人將它與“干細胞”聯(lián)系起來。植物體內(nèi)究竟有沒有干細胞？這個問題長期困擾著科學(xué)界，直到21世紀，謎底才逐漸被揭曉。

2005年，隸屬于韓國云火生物科技有限公司的云火科學(xué)技術(shù)研究院與成功培育克隆羊“多莉”的英國愛丁堡大學(xué)合作，首次從東北紫杉根尖的分生組織中分離提取了植物干細胞。研究成果于2010年10月發(fā)表在英國著名學(xué)術(shù)期刊《自然生物技術(shù)》上，引起了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。

紫杉又稱紅豆杉，屬于國家一級珍稀瀕危野生植物，從中可提取抗癌成分——紫杉醇。最古老的紫杉壽命可達數(shù)千年，紫杉長壽的奧秘就在于其體內(nèi)含有豐富的植物干細胞。

圖1 紫杉（紅豆杉）

植物干細胞具有廣闊的發(fā)展前景，其中在化妝品中的應(yīng)用較為廣泛。

層巒疊嶂的阿爾卑斯山是歐洲最高的山脈，雄偉險峻，風(fēng)光旖旎，動植物資源豐富。這里生長著一種極其珍貴的蘋果樹，距今有著300多年的歷史，但其果實中單寧含量較多而口感酸澀，缺乏經(jīng)濟價值，當(dāng)?shù)厣儆腥朔N植。然而，這種樹的神奇之處在于，無論是樹皮還是未采摘的果子，一旦受到損傷就會啟動自我修復(fù)機制，傷口便能很快愈合。更加神奇的是，與其他普通種類的果子相比，它的果實更耐儲藏，新鮮度能保持4～6個月之久，顯得格外與眾不同。

瑞士米貝爾生物化學(xué)研究所科學(xué)家弗雷德·扎里博士就是從這種果實中提取出植物干細胞，并將其制成化妝品，收獲多個大獎。迄今為止，這款富含蘋果干細胞的化妝品是最成功的植物干細胞產(chǎn)品之一，風(fēng)靡全球。

植物干細胞的來源廣泛，種類繁多，如人參干細胞、紫杉干細胞、雪絨花干細胞、雪蓮干細胞、海茴香干細胞、濱海刺芹干細胞、蘋果干細胞等。除了用于化妝品外，一些植物干細胞還可用于藥品、食品（包括飲料）、保健品、挽救瀕危珍稀的植物物種、保存植物遺傳種質(zhì)資源、規(guī)模化植物育種等領(lǐng)域。

植物干細胞具有重要的科學(xué)意義和經(jīng)濟價值，引發(fā)了各界關(guān)注，是當(dāng)今熱門的高科技研究應(yīng)用領(lǐng)域。目前，雖然這些領(lǐng)域的研究應(yīng)用還剛剛起步，但發(fā)展前景十分光明。