本网讯（园艺学院 郝宁）近日，湖南农业大学/岳麓山实验室蔬菜品种创制中心武涛教授课题组受邀在国际权威期刊《Fundamental Research》发表Perspective观点文章（Morphology of glandular trichome and lignin-based structure for its function），总结了关于植物腺体毛通过其形态多样性及木质素构成的屏障结构对化合物储存的关键调控机制，为解析植物“天然生物工厂”的运作模式提供了新视角。

植物表皮腺体毛作为特化的多细胞结构，在次生代谢物合成与分泌中发挥关键作用。这类“天然生物工厂”不仅能合成精油、色素、萜类及生物碱等具有重要商业价值的化合物，还在植物抗逆与品质形成中扮演重要角色。如黄花蒿（Artemisia annua）腺体毛合成的抗疟疾药物青蒿素（图1A-B）（Ferreira and Janick 1995），以及薰衣草精油等均已在香料和制药工业实现产业化应用。在农业生产中，黄瓜果实表面由腺体毛产生的蜡粉（bloom）直接影响果实品质（图1C-D）。而腺体毛的形态和细胞结构对其产生的化合物的合成和储存中具有决定性作用。

图1 腺体毛是植物产生特殊化合物的重要场所

腺体毛根据其储存物质的类型和腺体细胞的数量等，可分为头状（capitate）与盾状（peltate）两类，其形态差异直接影响代谢物合成与储存能力。盾状腺毛（如番茄VI型、唇形科植物等）具有由多腺体细胞形成扩展的细胞间隙（intercellular space）或亚角质层腔室（subcuticular cavity），专用于疏水性萜类等挥发性有机物的储存。植物腺体毛的形态建成也受复杂遗传网络精密调控，近期鉴定出的腺体毛发育相关基因包括HD-ZIP家族基因Wolly，MYB-like基因GCR1/2，bHLH基因SlMYC1等转录因子，通过调控下游靶基因形成级联网络，为定向改造腺毛、提升萜类等产物合成提供基因靶点，助力作物抗性与代谢工程优化。

除通过腺体毛细胞形态特性储存化合物外，在团队前期研究中，发现了一个由木质素构成的新细胞壁结构（环颈带neck strip），可以防止腺体细胞中的化合物逆向渗透，确保腺体毛中的化合物有效储存在腺体细胞，并排出到体外。该结构位于腺体毛颈细胞（neck cell）质膜与角质层之间，通过阻断质外体途径的物质回流，实现硅酸等化合物在腺体细胞质外体区域的定向积累，促进二氧化硅的聚合反应以及蜡粉的形成（图2）。而在其他葫芦科以及唇形科等植物的腺体毛中也鉴定到了类似的结构，说明该结构在植物中具有普适性。

图2 黄瓜腺体毛的木质素结构对二氧化硅的聚合具有促进作用

    作为植物进化过程中的创新性适应结构，腺体毛通过形态可塑性与细胞壁修饰机制，实现了代谢产物的高效合成与定向运输。当前研究通过解析腺体毛形态特征与生物合成机制，为作物抗性改良和天然产物生物制造提供了新策略。未来研究将更多聚焦于木质素屏障结构在腺体毛中的普适性验证，代谢物转运与储存的分子调控网络以及关键调控元件的应用转化。这些突破将推动“植物工厂”从基础研究到产业应用的跨越式发展。

湖南农业大学/岳麓山实验室蔬菜品种创制中心青年教师郝宁博士为第一作者，武涛教授为通讯作者，东京大学农业生命科学学院Takehiro Kamiya副教授参与文章撰写。该文章得到国家自然科学基金等项目的支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325825000986