【記者曾博群台北報導】植物葉片上的氣孔是吸收二氧化碳、進行光合作用的重要構造，中央研究院植物暨微生物學研究所副研究員何金敏領軍的研究團隊，近期發現細胞核內的關鍵蛋白質HDL，能透過調控染色質結構，影響葉片細胞分裂與分化，進而決定氣孔及葉毛的生成數量。研究成果已發表於國際期刊《自然通訊》（Nature Communications）。
研究團隊指出，植物葉片表面有一群具有發育彈性的基底前驅細胞，能透過持續分裂產生氣孔前驅細胞，也能停止分裂，轉而分化為一般表皮細胞或葉毛。然而，細胞如何決定持續增生或進入分化，過去一直是植物發育研究的重要課題。
研究發現，HDL蛋白質是調節這項細胞命運選擇的關鍵。當植物缺少HDL時，細胞核內染色質組織會出現變化，基因活動降低，造成細胞分裂次數減少、多倍體細胞比例增加，葉片上的氣孔數量也隨之減少，葉毛則明顯增多。
進一步分析發現，HDL分布在細胞核內染色質活化與抑制區域的交界處，能協助維持不同染色質區域的狀態，藉此協調基因活動與細胞發育。換言之，HDL並非只控制單一基因，而是透過影響整體染色質組織，調節細胞增生與分化的平衡。
何金敏表示，研究團隊原本希望了解葉片表面的細胞如何決定下一步是繼續分裂或開始分化，進一步追查後，才發現這項機制與細胞核深處染色質的排列方式密切相關。
為釐清HDL的作用機制，研究團隊整合植物發育生物學、細胞生物學、表觀遺傳學及基因體學等領域，觀察染色體在細胞核內的空間組織，並分析全基因體染色質變化，進一步建立染色質架構、細胞命運與葉片發育之間的關聯。
研究團隊表示，這項發現不僅揭示細胞核內部結構如何影響植物葉片發育，也為理解植物如何調整氣孔與葉毛數量、適應不同環境提供新的研究方向，未來可望進一步探索植物生長及環境適應的調控機制。
本研究第一作者為中央研究院台灣國際研究生學程（TIGP）分子暨生物農業科學學程博士生李安撒（Ansar Ali），研究經費由中央研究院、國家科學及技術委員會及國立台灣大學等單位支持。
葉片表皮細胞的多樣性。透過螢光顯微影像（右）與細胞分割分析（左），呈現葉片表皮細胞的形態與排列。不同細胞的形狀與分布，共同構成葉片表面的複雜結構。圖／中央研究院
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