河南农业大学安光辉团队联合湘湖实验室破解生菜株型调控密码,为“紧凑型”育种提供关键靶点

随着全球人口持续增长、可耕作土地日趋紧张，以及垂直农业模式加速推广，农业生产正朝着高密度、资源高效利用的方向快速转型。在此背景下，培育适合密植、株型紧凑的蔬菜品种成为提升单位面积产量的关键突破口。生菜作为全球消费最广泛的叶菜之一，其株型结构，尤其是叶夹角大小，直接影响着作物群体光能利用效率与空间配置。因此，如何精准调节叶夹角，构建“直立不散”的理想株型，已成为生菜高密度栽培研究中的核心科学问题。

近日，河南农业大学园艺学院安光辉教授团队联合湘湖实验室戚烨通研究员团队在这一领域取得突破性进展。相关研究成果以OVATE family protein 6 controls leaf angle through dual regulation of cytokinin catabolism and leaf dorsiventrality in lettuce为题，发表于植物学权威期刊Journal of Integrative Plant Biology。该研究首次揭示了OVATE家族蛋白LsOFP6a通过调控细胞分裂素代谢与叶片背腹极性，精细控制生菜叶夹角的分子机制，为耐密植生菜品种精准设计提供了全新遗传靶点。

研究团队利用BSR-seq技术，成功图位克隆了位于2号染色体上的关键调控基因LsOFP6a。序列比对发现，在大叶夹角材料中，该基因存在一处无义突变，导致蛋白翻译提前终止、OVATE功能结构域功能缺失。表达模式分析表明，LsOFP6a在叶片、茎尖及茎组织中均有表达，并在小叶夹角株系中呈现更高的转录水平（图1）。

图1. LsOFP6a基因的图位克隆、序列分析和表达谱。

为验证其功能，研究人员通过CRISPR/Cas9技术敲除LsOFP6a基因，小叶夹角株系叶角度显著增大；而遗传互补实验则使大叶夹角植株恢复为紧凑株型。此外，研究还发现同源基因LsOFP6b功能与LsOFP6a相似，但由于其天然表达水平较低，不足以补偿LsOFP6a缺失带来的表型变化。而通过人工过表达LsOFP6b，同样可有效“矫正”大叶夹角表型，进一步确证了LsOFP6成员在负向调控叶夹角中的核心作用（图2）。

图2. LsOFP6a/b调控生菜叶夹角的功能验证。

在分子机理层面，研究揭示了一条此前尚未被报道的双通路协同调控网络。LsOFP6a可与转录因子LsBLH2发生蛋白互作，并抑制其对下游靶基因的转录活性。一方面，LsOFP6a干扰LsBLH2对细胞分裂素氧化酶基因LsCKX5的转录激活作用，从而提高叶片中细胞分裂素水平，抑制叶夹角过度开展；另一方面，LsOFP6a解除了LsBLH2对远轴发育关键因子LsYAB1的转录抑制，促进远轴细胞伸长，使叶片姿态更趋直立。两条路径协同作用，精准塑造生菜的紧凑株型（图3）。

图3. LsOFP6a–LsBLH2模块介导细胞分裂素代谢与叶背腹性精准调控生菜叶夹角

综上，该研究不仅首次在双子叶植物中解析了OVATE家族蛋白调控叶夹角的功能与机制，也为生菜耐密植育种提供了可直接操作的分子靶点和理论路径。随着该成果的转化应用，未来有望加速“紧凑株型”生菜品种的培育进程，推动其在植物工厂及规模化露地生产中的推广应用，为提升生菜种植效率、优化耕地利用效率提供科技支撑。

河南农业大学安光辉教授与湘湖实验室戚烨通研究员为论文共同通讯作者；河南农业大学硕士研究生陈瑞雨、华中农业大学博士研究生邵卫、广州理工学院教师郭伟真、河南农业大学教师王永为论文共同第一作者。河南农业大学杨路明教授、朱磊副教授亦对本研究提供了重要支持。该工作获得国家自然科学基金、河南省自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目资助。

通讯作者简介：

安光辉，河南农业大学园艺学院教授，博导，河南省优青。长期从事植物抽薹开花调控、株型调控（耐密高产）的机理研究。先后在Plant Cell，Plant Biotechnol J，New Phytol，JIPB等国际著名期刊上以第一作者或通讯作者发表研究论文十余篇。这篇论文与前期发现的株型调控机制共同揭示了莴苣/生菜株型调控网络，该网络由次生细胞壁调控网络、叶背腹性调控网络和细胞分裂素通路组成，为了解植物株型建成提供了新的视角。近期，安光辉团队在莴苣/生菜抽薹调控机制研究中也取得了一系列重要进展（Chen et al., 2025, Plant Biotechnol J; Qi et al., 2025, New Phytol）。

戚烨通，湘湖实验室生物技术研究院研究员，长期从事园艺作物抗病、发育的机理解析及激光农业交叉领域的应用基础研究。同时开展设施农业背景下，激光驯化的生菜、马铃薯等作物的种质创新及遗传改良。以第一作者/通讯作者在Nature Plants、New Phytologist、Plant Nano Biology等国际知名期刊发表 SCI 论文多篇，主持国家自然科学基金、浙江省青稞项目等省部级以上项目多项。