叶夹角是优化禾本科植物株型、提升产量潜力的重要农艺性状。在水稻（Oryza sativa）中，叶夹角直接影响冠层结构、光截获效率、氮素利用效率以及抗倒伏能力[1-3]。叶夹角大小由叶枕的细胞结构与生长模式决定。其中，表皮细胞作为器官最外层组织，在调控器官生长及形态建成中发挥重要作用[4-6]。尽管已有研究鉴定出多种参与叶枕发育的关键因子，但针对叶枕表皮的细胞学特征及其发育调控机制的研究仍十分有限。
近日，浙江大学农业与生物技术学院洪丽兰教授团队在Advanced Science发表研究论文Epidermal Cell Dynamics Regulates Rice Lamina Joint Morphogenesis and Leaf Angle Formation through OsZHD1 and OsZHD2 Regulation。该研究确立水稻叶枕为研究单子叶植物器官形态建成过程中细胞动态的理想模型，揭示了表皮细胞行为在维持单子叶植物器官形态中的关键作用，并探究了表皮发育转录因子OsZHD1和OsZHD2的分子功能。
为深入解析叶枕表皮发育的细胞学与分子调控机制，该团队建立了基于激光共聚焦显微镜的水稻叶枕活体成像系统。通过细胞学成像与分子遗传学分析，揭示叶枕外侧与内侧表皮在细胞分裂与伸长上的空间差异所导致的不对称生长，是驱动叶夹角形成的关键因素。进一步研究鉴定出两个与表皮发育相关的锌指同源结构域家族转录因子OsZHD1和OsZHD2，其功能缺失会抑制叶枕表皮细胞的分裂与扩张，破坏叶枕表皮的生长模式，从而导致叶夹角显著减小。值得注意的是，在表皮中特异地恢复OsZHD1的表达后，可通过促进表皮细胞的分裂与扩张，有效恢复oszhd1 oszhd2突变体的叶夹角表型，进一步验证了表皮发育在叶枕形态建成中的核心作用。转录组分析、激素处理及分子实验结果表明，OsZHD1和OsZHD2通过影响生长素活性及油菜素内酯信号传导，参与叶夹角形成的调控过程。
该研究综合运用实时显微成像、图像处理和计算机模拟等多学科技术，建立了可跟踪细胞动态变化的水稻叶枕活体实时成像平台，从细胞和分子水平解析了叶枕形态建成的关键调控过程，为深入理解单子叶植物器官形态建成提供了新的研究视角，也为作物株型优化与高产育种提供了重要的理论依据与潜在的调控策略。
浙江大学农业与生物技术学院博士生徐艺如为论文的第一作者，洪丽兰教授为通讯作者。实验室多位研究生和博士后参与了工作，浙江大学生命科学学院周明研究员、生物系统工程与食品科学学院饶秀勤教授及对本研究给予了重要指导。该研究得到国家自然科学基金和浙江大学百人计划项目资助。
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