Advanced Science丨浙江大學洪麗蘭團隊揭示水稻葉枕表皮動態發育及葉夾角控制機制

葉夾角是優化禾本科植物株型、提升產量潛力的重要農藝性狀。在水稻（Oryza sativa）中，葉夾角直接影響冠層結構、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構與生長模式決定。其中，表皮細胞作為器官最外層組織，在調控器官生長及形態建成中發揮重要作用【4-6】。盡管已有研究鑒定出多種參與葉枕發育的關鍵因子，但針對葉枕表皮的細胞學特征及其發育調控機制的研究仍十分有限。

近日，浙江大學農業與生物技術學院洪麗蘭教授團隊在Advanced Science發表了題為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建成過程中細胞動態的理想模型，揭示了表皮細胞行為在維持單子葉植物器官形態中的關鍵作用，并探究了表皮發育轉錄因子OsZHD1和OsZHD2的分子功能。

為深入解析葉枕表皮發育的細胞學與分子調控機制，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。通過細胞學成像與分子遺傳學分析，揭示葉枕外側與內側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，是驅動葉夾角形成的關鍵因素。進一步研究鑒定出兩個與表皮發育相關的鋅指同源結構域家族轉錄因子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育在葉枕形態建成中的核心作用。轉錄組分析、激素處理及分子實驗結果表明，OsZHD1和OsZHD2通過影響生長素活性及油菜素內酯信號傳導，參與葉夾角形成的調控過程。

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，建立了可跟蹤細胞動態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建成的關鍵調控過程，為深入理解單子葉植物器官形態建成提供了新的研究視角，也為作物株型優化與高產育種提供了重要的理論依據與潛在的調控策略。

浙江大學農業與生物技術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