植物细胞全能性理论虽提出百余年，但其内在机制一直未被完全揭示；2005年，《科学》杂志将其列为全球125个世纪难题之一，凸显了其重要研究价值。同年，山东农业大学小麦育种全国重点实验室主任张宪省带领团队开始攻关该科学难题。 研究团队首先以拟南芥为研究对象，通过6年时间、十余万次实验和近四十万张照片的积累，借助荧光标记技术首次完整记录了单个植物细胞的分裂发育过程。这一突破证实了植物细胞全能性确实源于单个细胞，为后续研究提供了关键基础。 团队继续运用单细胞转录组测序和活体成像技术，发现单个植物细胞面临两个发展路径：形成气孔或转变为全能干细胞。通过大数据分析，研究人员锁定了两个核心基因，它们协同作用激活细胞全能性：一个负责胚胎形成，另一个调控气孔分化对应的通路。 这项发现具有重要应用价值。通过精准调控细胞全能性，可以实现作物优良品种的高效克隆。这种技术能完全保留亲本优良性状——显著缩短育种周期——并解决杂交作物后代性状退化问题。目前，该技术已在小麦、玉米等作物中开展验证，正加速从实验室走向田间应用。
这项历时20年的研究突破，展现了基础研究与农业实践的紧密结合。在全球粮食安全挑战日益严峻的背景下，中国科学家的该原创性成果不仅填补了理论空白，更为保障粮食安全提供了新的技术支撑。当基础研究与产业应用实现无缝衔接，科技推动农业现代化的前景正变得更加清晰。