葉片是植物進行光合作用的主要器官。為最大限度提高光合能力，高等植物的葉片進化出了具有極性（即不對稱性）的扁平形狀。雖然葉片的展開對于高效光合至關重要，人們尚不了解葉片原基如何在發育過程中展開以形成扁平結構。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所焦雨鈴研究組的最新研究發現，植物激素生長素對于葉片原基的展開至關重要。在前期的研究中，焦雨鈴研究組發現葉片原基中存在生長素濃度差異，近軸面（葉片靠近莖尖一側，即背面）生長素濃度低，遠軸面（腹面）生長素濃度高（2014, PNAS 111:18769-18774）。通過對生長素、生長素信號轉導通路下游的響應因子進行精細成像，該研究組進一步發現生長素與下游響應因子MP僅存在部分重疊，從而在近-遠軸面之間的中間區界定了高生長素信號。進而，MP可以直接激活WOX1和PRS在中間區特異的表達。WOX1和PRS是中間區形成的決定因子，是葉片向兩側展開的關鍵。此外，葉片遠軸面特異表達的生長素通路下游響應因子ARF2、ARF3和ARF4直接抑制WOX1和PRS在遠軸面區域的表達。MP和ARF2/3/4的共同作用使WOX1和PRS在葉片中間區域特異表達，從而使葉片能夠展開。
上述結果闡述了葉片形成過程中，近-遠軸極性通過生長素信號通路介導轉換為中-邊軸極性，從而使葉片展開的分子機制。該課題組最近的另一項研究從生物力學的角度解釋了中間區的重要性和生長素對葉片發育的調控（2017, Nature Plants 3:724-733）。
該研究成果于9月22日在線發表在Current Biology雜志上（DOI：10.1016/j.cub.2017.08.042）。焦雨鈴研究組助理研究員關春梅為論文第一作者。該研究得到了科技部973項目、國家自然科學基金和植物基因組學國家重點實驗室的資助。
生長素及其響應因子通過調控WOX基因表達指導葉片展開
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