PBJ | 山东农业大学李刚/北大现代农业研究院李博生团队联合解析生物力学在作物株型调控中的新机制

该研究由山东农业大学李刚团队与北京大学现代农业研究院李博生团队联合完成，发表于《Plant Biotechnology Journal》。背景：玉米茎叶夹角是决定株型紧凑程度的关键指标，直接影响光能利用效率和产量，但其调控机制尚不完全清楚。研究目的：从生物力学角度揭示叶片机械支撑强度在叶夹角遗传改良中的新作用，为作物株型定向改良提供理论依据。结论：研究通过跨物种比较、力学分析、单细胞核转录组测序及功能验证，创新性地提出叶夹角由叶片“支撑力”与“下拉力”动态平衡决定的机制。发现玉米叶鞘包裹层数多、叶枕近轴侧木质素大量沉积等结构提供了强大机械支撑，抵消了叶片自重导致的下拉力。转录因子NST2/NST3通过调控叶枕近轴侧木质素生物合成，正向调节机械支撑能力，从而减小叶夹角。研究将株型调控从传统发育框架拓展至生物力学视角，为分子育种精准优化叶片架构、提高作物耐密植性和抗倒伏能力提供了新靶点。