大多數開花植物的花瓣表皮有一種特殊的錐形細胞，其獨特的形態對傳粉昆蟲的抓附支撐、花表面溫度和溼度的維持、光的反射等方面有重要作用【1】。錐形細胞最早在金魚草中被報導，轉錄因子MIXTA的功能缺失突變體會導致細胞失去了錐形凸起，而變為扁平形態。mixta突變體顯著降低了對蜜蜂的吸引，並導致結實率顯著降低【2】。
然而，這種形態特殊的錐形細胞是如何形態建成的還不清楚。福建農林大學基礎林學與蛋白質組學研究中心
林德書課題組以擬南芥花瓣錐形細胞為模式開展研究，發現了細胞骨架微管的螺旋圓圈排列與錐形細胞頂部變尖的各向異性生長有關【3,4】。生長素影響了一系列的植物生長與發育的過程。20世紀70年代，研究人員提出經典的細胞酸生長理論：生長素通過激活細胞膜上的H+-ATPase，使細胞壁酸化，促進細胞壁鬆弛，最終引起細胞生長。 2020年3月17日，
林德書課題組在
Cell Reports發表了題為
Auxin signaling-mediated apoplastic pH modification functions in petal conical cell shaping 的研究論文，
揭示了生長素通過酸化細胞壁來調控擬南芥花瓣錐形細胞形態建成的機制。該研究利用HPTS（C16H7Na3O10S3）螢光染料計算出細胞水平的pH。通過藥理學實驗發現，酸化試劑Fusicoccin處理會導致錐形細胞的高度增大、頂端角度變小；然而，鹼化試劑DCCD的處理會使錐形細胞變得更矮、頂端膨大。H+-ATPase持續激活突變體ost2-2的細胞pH降低，並具有錐形細胞高度增大、頂端角度變小的表型。圖：細胞壁pH影響錐形細胞形態在細胞還沒有明顯發育凸起的時期，細胞處於相對鹼性狀態，此時生長素活性相對較低。當細胞開始凸起時期，細胞壁發生酸化（pH 明顯下降），伴隨著生長素活性開始顯著升高。通過藥理實驗對生長素的合成、信號轉導和運輸過程分別進行幹擾，都會導致錐形細胞的高度變矮、頂端角度增大，pH升高。相對低濃度的生長素IAA的處理使錐形細胞變得更高、更尖、pH下降。進一步通過遺傳材料結合藥理學實驗證明了生長素可以通過影響細胞壁pH來調控錐形細胞生長與形態。福建農林大學博士生
黨謝為該論文的第一作者，
林德書教授是通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金、福建省自然科學基金等項目的資助。
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.02.087
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