叶片上的气孔是植物吸入二氧化碳–进行光合作用，以及蒸散水气–调节水分利用的重要构造，气孔数量多寡直接影响植物的固碳能力与水分利用效率。但气孔数量是如何被调控的呢？答案竟然是藏在细胞核里！中央研究院植物暨微生物学研究所何金敏副研究员领军的研究团队，近期取得重要突破，首度证实有一种关键蛋白质HDL 1 ，能调控细胞核内的染色质结构，进而影响细胞增生与分化的平衡，以及气孔与叶毛的生成数量。

此研究揭示了细胞核内部的染色质组织如何影响叶片细胞的发育，并为未来探索植物环境适应机制提供新的研究方向。研究成果已发表于《自然通信》( Nature Communications )。

细胞分裂还是分化？关键藏在细胞核深处

植物叶表有一群特殊的基底前驱细胞，具有极高的发育弹性，它们可以选择「继续分裂」产生气孔前驱细胞，或是「停止分裂」转向分化为一般的表皮细胞或叶毛。但植物到底如何做出这个选择，一直是生物学上待解答的谜题。何金敏副研究员表示：「起初我们只是想了解叶片表面的细胞，是如何决定下一步要分裂还是分化，没想到一路追根究柢，发现答案竟然与细胞核深处染色质的排列方式密不可分。」

研究团队发现缺少HDL的植物，细胞核内的染色质组织改变且基因活动降低，导致细胞分裂次数减少、多倍体细胞比例增加，最重要的是：叶片出现气孔变少、叶毛增多的现象。进一步追究HDL如何影响细胞命运，研究团队观察到HDL分布于细胞核内染色质「活化」与「抑制」区域的交界处，仿佛扮演协调者的角色，协助维持两种染色质的状态。

跨领域合作 串连「染色质架构－细胞命运－叶片发育」的完整脉络

为了厘清HDL如何在细胞核层次影响叶片细胞发育，研究团队结合植物发育生物学、细胞生物学、表观遗传学及基因体学等跨领域专长，深入观察染色体在细胞核中的空间组织，并解析全基因体染色质变化。研究团队发现，HDL并非只调控单一发育基因的表现，而是通过协调染色质组织与基因活动，影响细胞「增生」与「分化」之间的平衡，进而改变气孔与叶毛的形成。

这项发现成功串连了「染色质架构－细胞命运－叶片发育」的完整脉络，证实HDL是影响植物细胞生长的关键底层角色，也解答了科学界长久以来的谜题－干细胞究竟如何决定持续分裂或进入分化，为未来从细胞核微观结构探索植物发育，开拓了全新视野。

本研究第一作者李安撒(Ansar Ali)为中研院台湾国际研究生学程(TIGP)分子暨生物农业科学学程(MBAS)博士生。研究经费由中央研究院、国家科学及技术委员会及国立台湾大学等单位支持。

关键蛋白质为HOMEODOMAIN-LIKE，简称HDL。