【48812】山东农业大学博士以一起榜首作者身份在植物学尖端期刊（IF=275）上发文提醒作物株型调控的新机制

  玉米是我国榜首大作物，对国家粮食安全和经济发展具有至关重要的影响。近几十年来，玉米产值的继续增长首要得益于紧凑型种类的选育和栽培密度的添加。与传统平展型玉米植株比较，紧凑型植株的茎叶夹角较小，叶片呈直立状况，愈加有助于经过添加栽培密度来进步单产。在现代玉米育种和出产实践中，虽然紧凑型玉米植株已取得广泛认可和使用，但影响株型紧凑程度的重要的条件—茎叶夹角的调控机制，仍有待深化研讨。因而，深化解析茎叶夹角的调控机制，关于作物株型改进和产值进步具有极端严重含义。

  近来，Molecular Plant杂志在线宣布了由生命科学学院李刚教授团队与北京大学现代农业研讨院李博生研讨员团队一起完成的研讨论文“Histological and Single-nucleus Transcriptome Analyses Unveil the Specialized Functions of Ligular Sclerenchyma Cells and Key Regulators of Leaf Angle in Maize”。该论文提醒了玉米茎叶夹角建成的要害区域—叶枕部位的细胞学特征，构建了叶枕的单细胞转录组图谱，发现了一系列参加玉米叶枕发育的调控基因，并对其间的部分要害基因进行了功用验证。这一研讨不只加深了人们对玉米叶夹角建成和株型调控的了解，还为耐密抱负株型的遗传改进供给了潜在的靶点，具有极端严重的理论价值和实践含义。

  禾本科植物的叶结构杂乱，由叶片、叶枕和叶鞘三部分所组成。其间，叶枕坐落叶片和叶鞘之间，类似于“铰链”或“关节”结构，是影响茎叶夹角建成的要害区域。在禾本科植物中，相较于水稻和小麦，玉米的叶片更宽、更长且更重，暗示了玉米或许为支撑较重的叶片，进化出特有的茎叶夹角调控机制。

  为了深化解析玉米茎叶夹角的调控机制，研讨团队对140份玉米自交系的叶枕部位进行切片和木质素染色。初次发现，在紧凑型自交系的叶枕近轴侧和远轴侧均能观测到厚壁细胞及明显的木质素堆积（双轨形式）；而在平展型自交系的叶枕中，仅远轴侧具有厚壁细胞和木质素堆积（单轨形式）。这一发现标明，叶枕区厚壁细胞的双轨散布形式是紧凑型植株叶夹角变小的首要原因。

  叶枕近轴厚壁细胞是由皮下细胞特化而来。在厚壁细胞的特化进程中，其细胞长度和木质化程度的差异直接决议了茎叶夹角的巨细，然后影响了植株全体的紧凑程度。近轴厚壁细胞中木质素的定向堆积，或许经过按捺细胞继续伸长和增强机械强度来约束茎叶夹角增大。

  进一步，为了解析叶枕近轴厚壁细胞的特化进程，研讨团队使用二代转录组和单细胞核转录组测序技能（SnRNA-seq），成功构建了紧凑型自交系Z58叶枕区的单细胞转录组图谱。判定出16类不同的细胞类群及其特异高表达基因，猜测了一系列叶夹角调控基因。进一步，经过CRISPR-Cas9等分子生物学技能，研讨团队对部分要害候选基因进行了功用解析，说明叶枕近轴高表达基因bHLH30及bHLH155转录因子经过激活细胞伸长和木质化基因的表达，然后调控叶枕发育和株型建成。

  这项研讨成果不只提醒了叶枕厚壁细胞在禾本科植物株型建成中的及其重要的效果，一起所构建的高分辨率叶枕单细胞转录组图谱为解析作物茎叶夹角的杂乱调控网络供给了名贵资源，为作物耐密抱负株型的精准规划和遗传改进供给了重要的科研根底和新视角。

  山东农业大学生科院已结业博士王启斌（现农学院博士后）和北京大学现代农业研讨院科研助理郭秋月为论文一起榜首作者，山东农业大学生命科学学院李刚教授和北京大学现代农业研讨院李博生研讨员为论文的一起通讯作者。山东农业大学农学院李平华教授参加了该项作业。本研讨得到国家自然科学基金、山东省要点研制项目、泰山学者方案和我国博士后科学基金的赞助。