植物器官发育的大小依赖于细胞分裂和扩张的协调，是植物体适应外界生存环境长期进化的结果。植物叶片发育是一个连续动态过程：顶端分生组织叶原基的形成，细胞分裂期，过渡期，细胞扩张期，拟分生组织分裂期。叶片在近轴-远轴、近端-远端、中-侧轴的细胞增殖导致叶片呈指数增长。细胞组分（细胞骨架、细胞器、内膜系统）的复制以及分配至两个独立的子细胞对于细胞分裂至关重要。由成膜体囊泡运输引导完成的细胞板的形成和定位直接影响细胞分裂进程以及细胞形态，进而决定叶片形态。
近日，浙江农林大学卢孟柱/张进教授团队在植物学期刊Plant, Cell & Environment在线发表了题为“SUPERMAN targets PHRAGMOPLAST ORIENTING KINESIN to negatively regulate leaf cell division in poplar”的研究论文，揭示植物特异C2H2型锌指蛋白PagSUPa通过直接抑制成膜体定位相关基因（POKs）来削弱胞质分裂以及细胞壁组建，从而影响叶片形态，为叶片发育过程中细胞分裂的调控提供了新的见解。
该研究通过系统进化、表达模式对银腺杨84K中123个C2H2型锌指蛋白进行分析筛选，得到含有植物特异性保守序列“QALGGH”以及抑制结构域“DLELRL”的I型C2H2锌指蛋白PagSUPa参与叶片发育。叶片形态和细胞水平分析表明，PagSUPa可以调控近轴表皮细胞增殖的持续时间，从而通过调节叶片的近轴-远轴极性来影响叶片形态（图1）。
图1. PagSUPa过表达抑制叶片细胞分裂
通过对PagSUPa过表达变异叶片中差异表达基因分析发现，下调差异表达基因主要富集于微管运动、细胞壁组建等。由于成膜体合成及定位是胞质分裂和细胞板形成的先决条件，我们利用酵母单杂、电泳迁移试验和双荧光素酶报告实验验证了PagSUPa 对POK1、POK2的调控，发现PagSUPa能结合POK1、POK2启动子上的“AGTGT”、“ACACT”顺式作用元件并且抑制后者的表达（图2）。这项研究为叶片发育提供了新的见解，特别是由SUPERMAN控制的与细胞分裂相关的调控。
图2. PagSUPa直接抑制PagPOKs表达
图3. PagSUPa通过调控PagPOKs影响细胞质分裂和细胞壁组建
浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室卢孟柱教授、张进教授为论文通讯作者，团队成员江成博士和研究生赵春艳、高贺升为论文共同第一作者。该研究得到了浙江省“十四五”育种专项林木协作组课题（2021C02070-1）、浙江省自然科学基金（LY23C160002）、国家自然科学基金（32001285）、国家重点研发计划项目课题（2021YFD2200205）等项目的支持。
浙江农林大学 · 亚热带森林培育国家重点实验室 · 林木木材品质研究团队，常年招收博士后、硕士/博士研究生，热忱欢迎勤奋踏实、积极上进的同学加入！有意向者请联系张老师（zhangj@zafu.edu.cn）。
期刊介绍
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该期刊专注于发表最高质量的相关理论或实验文章和原创研究，因其能在植物科学领域中提供研究者们全新见解的特点而倍受推崇。期刊由英国著名植物生理学家Harry Smith教授于1978年创立，由北京林业大学林金星教授和英国伯明翰大学Foyer教授担任主编。
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撰稿 | 张进 江成
排版 | 张曦 胡子建
审核 | 张进 江成
