近日，我院植物系田连福博士在植物学国际权威期刊Plant Biotechnology Journal（IF 13.2）发表了题为“OsLC1,a transaldolase, regulates cell patterning and leaf morphology through modulation of secondary metabolism”的研究论文。该研究首次揭示转醛醇酶OsLC1通过次生代谢途径调控木质素和类黄酮生物合成，并最终影响叶片细胞发育模式和形态建成的分子机制。该研究对解析细胞分化、发育及器官形态建成的机制提供了全新视角。
叶片形态建成依赖于多种细胞类型（如维管束细胞、泡状细胞、叶肉细胞等）的精确排列与分化，这一过程涉及遗传调控、激素信号和代谢网络的复杂交互，是植物发育研究的热点。近年来，研究揭示了次级代谢产物（如木质素和类黄酮）在细胞壁形成、生长素极性转运等具重要作用。然而，这些次生产物如何通过代谢动态平衡（如莽草酸途径碳分配）来精确协调叶片细胞的发育与分化，仍是领域内未知之谜。
该研究团队利用图位克隆技术，在水稻卷叶突变体中鉴定出一个调控叶片发育的关键基因OsLC1。通过功能解析发现，OsLC1编码磷酸戊糖途径非氧化阶段的关键酶——转醛醇酶（Transaldolase，TA），其突变导致叶片维管系统、叶肉细胞、保卫细胞、泡状细胞和厚壁细胞的排列和发育异常。进一步研究阐明，细胞发育模式的改变与类黄酮介导的生长素稳态扰动及木质素代谢失衡密切相关。该研究首次将转醛醇酶的功能与植物叶片发育联系起来，揭示了次级代谢产物通过激素信号调控细胞模式的分子途径。这不仅为解析叶片形态建成的复杂网络提供了新视角，还为作物抗逆育种提供了潜在靶点。例如，通过调控OsLC1表达或代谢通路，可能同步改善水稻叶片结构（增强抗旱性）和产量性状，助力可持续农业发展。
OsLC1调控叶片卷曲的工作模型
湖南师范大学在读博士生吴莎和田连福博士为论文共同第一作者，田连福博士和李东屏教授为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金、湖南省重点研发计划等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70004