近日，我系胡艳、张天真的棉花精准育种创新团队在国际知名期刊Advanced Science发表了题为“GHCU, a molecular chaperone, regulates leaf curling by modulating the distribution of kngh1 in cotton” 的研究论文，揭示了分子伴侣GHCU通过转运HD蛋白，进而调控叶片生长素分布影响叶片形状。

植物在适应不同生态环境的过程中进化出不同的叶形。在发育过程中，叶片经历了一系列的过程，包括初始细胞募集、末梢生长、叶片起始和居间生长(Du et al., 2018)。茎尖分生组织(SAM)的侧翼边界连续产生具有背腹结构的幼叶。随后，叶原基通过背侧（植物的正-背侧）、近-远侧和中-外侧发育模式形成平整的叶片。在整个叶片形态发生过程中，转录因子、小rna和激素的调控是紧密协调的(Gonzalez et al., 2012)。

农作物叶片适当的卷曲有利于大田通风和作物理想株型的建成(Zhu et al., 2001; Chen et al., 2010; Li et al., 2017)。棉花(Gossypium hirsutum)杯状叶突变体自发现至今已有近一个世纪之久(Yu, 1939)，但是迄今为止，棉花杯状叶形发育的关键基因及分子机制还不清楚。经过七年研究，棉花精准育种创新团队综合利用遗传学、分子生物学、生物化学、单细胞和空间转录组等研究方法，解析了关键基因GHCU通过转运HD蛋白KNGH1的调控方式，参与棉花叶形调控发育的分子机制：KNGH1只在叶片近轴端（正面）表达，并且抑制生长素的响应，GHCU在棉花中广泛表达，可以把KNGH1从叶片近轴端转运至远轴端（背面）；突变的GHCU丧失了这种转运能力，KNGH1被限制在了叶片正面表达，从而抑制了正面的生长素响应，但是叶片背面依然响应生长素，因此叶片背面的细胞生长速度>叶片正面，形成了背面向正面卷曲的叶形。 此外，本研究通过绘制棉花茎尖单细胞转录组与空间转录组图谱，明确了生长素合成通路对叶形发育的重要性，为生长素极性分布调控叶片扁平化发育提供了关键证据。  

A working model for explaining leaf blade flattening. The polarity gene KNGH1 and auxin regulate leaf shape through cell proliferation.

该论文的第一作者是现代种业研究所博士后臧毅浩和已毕业研究生许晨雨。张天真教授和胡艳教授为论文通讯作者。新农村发展研究院司占峰副研究员和四川省农科院邓洁琼博士参与了本文研究。研究生俞丽珊、马隆恩、玄丽莎、严孙艺、张雅瑶、曹译文和李笑然也参与了该研究。河南大学赵翔教授为本研究提供了宝贵的实验材料。此项研究工作受到国家自然科学基金和中国博士后科学基金的资助。

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