葉夾角是優(yōu)化禾本科植物株型、提升產(chǎn)量潛力的重要農(nóng)藝性狀。在水稻（Oryza sativa）中，葉夾角直接影響冠層結(jié)構(gòu)、光截獲效率、氮素利用效率以及抗倒伏能力【1-3】。葉夾角大小由葉枕的細胞結(jié)構(gòu)與生長模式?jīng)Q定。其中，表皮細胞作為器官最外層組織，在調(diào)控器官生長及形態(tài)建成中發(fā)揮重要作用【4-6】。盡管已有研究鑒定出多種參與葉枕發(fā)育的關(guān)鍵因子，但針對葉枕表皮的細胞學特征及其發(fā)育調(diào)控機制的研究仍十分有限。

近日，浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院洪麗蘭教授團隊在Advanced Science發(fā)表了題為Epidermal Cell Dynamics Regulates Rice Lamina Joint Morphogenesis and Leaf Angle Formation through OsZHD1 and OsZHD2 Regulation的研究論文。該研究確立水稻葉枕為研究單子葉植物器官形態(tài)建成過程中細胞動態(tài)的理想模型，揭示了表皮細胞行為在維持單子葉植物器官形態(tài)中的關(guān)鍵作用，并探究了表皮發(fā)育轉(zhuǎn)錄因子OsZHD1和OsZHD2的分子功能。

為深入解析葉枕表皮發(fā)育的細胞學與分子調(diào)控機制，該團隊建立了基于激光共聚焦顯微鏡的水稻葉枕活體成像系統(tǒng)。通過細胞學成像與分子遺傳學分析，揭示葉枕外側(cè)與內(nèi)側(cè)表皮在細胞分裂與伸長上的空間差異所導致的不對稱生長，是驅(qū)動葉夾角形成的關(guān)鍵因素。進一步研究鑒定出兩個與表皮發(fā)育相關(guān)的鋅指同源結(jié)構(gòu)域家族轉(zhuǎn)錄因子OsZHD1和OsZHD2，其功能缺失會抑制葉枕表皮細胞的分裂與擴張，破壞葉枕表皮的生長模式，從而導致葉夾角顯著減小。值得注意的是，在表皮中特異地恢復OsZHD1的表達后，可通過促進表皮細胞的分裂與擴張，有效恢復oszhd1 oszhd2突變體的葉夾角表型，進一步驗證了表皮發(fā)育在葉枕形態(tài)建成中的核心作用。轉(zhuǎn)錄組分析、激素處理及分子實驗結(jié)果表明，OsZHD1和OsZHD2通過影響生長素活性及油菜素內(nèi)酯信號傳導，參與葉夾角形成的調(diào)控過程。

該研究綜合運用實時顯微成像、圖像處理和計算機模擬等多學科技術(shù)，建立了可跟蹤細胞動態(tài)變化的水稻葉枕活體實時成像平臺，從細胞和分子水平解析了葉枕形態(tài)建成的關(guān)鍵調(diào)控過程，為深入理解單子葉植物器官形態(tài)建成提供了新的研究視角，也為作物株型優(yōu)化與高產(chǎn)育種提供了重要的理論依據(jù)與潛在的調(diào)控策略。

浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院博士生徐藝如為論文的第一作者，洪麗蘭教授為通訊作者。實驗室多位研究生和博士后參與了工作，浙江大學生命科學學院周明研究員、生物系統(tǒng)工程與食品科學學院饒秀勤教授及對本研究給予了重要指導。該研究得到國家自然科學基金和浙江大學百人計劃項目資助。

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論文鏈接：

https://doi.org/10.1002/advs.202518691