2019 年 10 月 4 日，福建农林大学园艺学院、海峡联合研究院园艺中心吴双课题组在《 Plos Genetics 》杂志上发表了题为 “ Spatiotemporal cytoskeleton organizations determine morphogenesis of multicellular trichomes in tomato ” 的研究文章，报道了细胞骨架调控番茄多细胞表皮毛形态建成的作用。

植物表皮毛起源于表皮细胞，是植物抵抗生物逆境和非生物逆境的天然屏障。与拟南芥单细胞表皮毛不同，番茄表皮毛为多细胞。根据其细胞数量、形状和有无腺体细胞可以将其分为七种形态和功能不同的类型。尽管表皮毛在提高植物抗性中具有重要作用，但是对于其形态发生的机制仍然了解甚少。本研究通过定量分析表皮毛的形态特征，归纳了表皮毛不同细胞形态建成的规律。并进一步对微丝和微管进行荧光标记和活体实时成像发现，微丝的排列从表皮毛基部细胞到顶端细胞呈横向 - 螺旋状 - 纵向的过渡状态。这表明番茄表皮毛形态建成不能简单归类成通常认为的弥散生长（ diffuse growth ）或者顶端生长 (tip growth) 。微丝骨架的这种混合排列类型可能与不同细胞在整个生长过程中的膨大模式相关。为了进一步解析番茄表皮毛的形态建成，该课题组还进行了番茄突变体筛选。通过筛选畸形表皮毛突变体以及之后的图位基因克隆等，发现 SCAR / WAVE 和 ARP2 / 3 复合物中基因的突变导致微丝成束和番茄表皮毛畸形。有趣的是，畸形微丝结构对于表皮毛基部细胞和顶端细胞呈现不同的影响：基部细胞表现各向同性的扩张模式，而顶端细胞仅失去细胞延展的方向性，变得卷曲。这个结果也间接证明顶端细胞和基部细胞存在不同的膨胀模式和调控。药物处理实验表明解聚微管导致表皮毛细胞各向同性的膨大，而解聚微丝则抑制了表皮毛细胞的伸长。这些结果表明微管和微丝细胞骨架在多细胞表皮毛细胞膨大中的作用不同。微管更多调控表皮毛细胞整体膨胀的方向性，而微丝控制细胞极性伸长的方向性。

福建农林大学园艺学院、海峡联合研究院园艺中心讲师常江和硕士研究生许智晶为该论文的共同第一作者。吴双教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和福建省重大专项的支持。

文章链接： https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1008438