箭叶大油芒(Spodiopogon sagittifolius)是云南特有的C₄禾本科植物，同时也是国家二级保护植物，其叶片具有禾本科中较为罕见的超长假叶柄结构，是研究禾本科叶片形态创新与器官演化的理想材料。
2026年5月20日，Journal of Genetics and Genomics在线发表云南省林业和草原科学院刘振稳博士团队题为“Molecular basis of blade–pseudo-petiole–sheath axis patterning in Spodiopogon sagittifolius: roles of auxin signaling and lineage-specific regulators”的研究论文。该研究从解剖学、基因组学以及转录组学层面系统揭示了箭叶大油芒假叶柄形成的分子基础，为理解禾本科植物叶片近远轴重塑、器官形态创新及谱系特异性性状演化提供了重要理论依据，为禾本科植物功能基因挖掘与形态改良研究提供新思路。
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该研究完成云南特有禾本科植物箭叶大油芒高质量染色体水平基因组组装，基因组大小约1.66 Gb，完整度达99.2%，共注释蛋白编码基因62,432个。系统发育分析表明，其谱系约于605万年前发生分化，并鉴定出169个特有同源基因簇，为解析其独特“假叶柄”结构提供了重要遗传基础。研究发现，假叶柄在组织结构、维管束分布及激素水平上均显著区别于叶片和叶鞘，具有更强运输能力和更高生长素/细胞分裂素比值。转录组结果显示，假叶柄整体更接近叶片，但同时具有部分近轴组织特征，说明其并非简单过渡结构，而是由经典叶片发育程序重新塑造形成的新型结构域。进一步研究表明，生长素信号、能量代谢以及谱系特异性基因共同参与了假叶柄的形成与演化。
箭叶大油芒叶片–假叶柄–叶鞘轴的形态及解剖特征图
A：叶片、假叶柄和叶鞘的形态；B–D: 叶片(B)、假叶柄(C)和叶鞘(D)的横切面。
作者简介
云南省林业和草原科学院许超博士为第一作者，刘振稳博士为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、云南省重点研发计划以及云南省科技人才与平台计划等项目资助。
引用本文
Chao Xu, Yang Wang, Liping Qin, Renyi Ma, Wei Bi, Feng Liu, Zhenwen Liu. (2026). Molecular basis of blade–pseudo-petiole–sheath axis patterning in Spodiopogon sagittifolius: roles of auxin signaling and lineage-specific regulators. Journal of Genetics and Genomics.
第一作者面对面
自我介绍
大家好，我是许超，云南东川人，工作于云南省林业和草原科学院，研究方向是草种资源利用与种质创新。
你的目标或愿景
我希望通过研究箭叶大油芒的假叶柄这一特殊叶结构，厘清植物为什么会在进化中形成新的器官结构。长期来看，我希望把这些基础研究成果应用到作物改良中，例如优化叶片角度、提高光能利用效率，让作物更适应未来复杂环境。
你如何向你的家人和朋友介绍你论文研究的内容和意义？
我们研究了一种云南特有的植物——箭叶大油芒，它和水稻、玉米等作物是亲戚。它最特别的地方在于叶片和叶鞘之间长出了像“叶柄”一样的结构，长度可超过10厘米，而大多数禾草并没有这种结构。大自然很少凭空创造全新的器官，箭叶大油芒的假叶柄为我们提供了一个难得的窗口——让我们看到植物是如何在进化过程中，把已有的“零件”重新组合，拼出一个全新但相对独立的结构，这些零件中包括了植物激素、能量代谢以及一批该物种特有的调控基因。
在课题研究过程中，你遇到过什么特别的困难，是如何克服的？
最大的困难始于“如何开始”。箭叶大油芒是一种研究基础几乎空白的植物，关于它的假叶柄结构，前人几乎没有可以直接借鉴的研究框架。我们先后完成了两版高质量基因组组装与注释，希望为解析假叶柄形成的分子机制打下坚实基础。但真正的困难不是数据本身，而是提出科学问题并解决它。我们反复验证组织结构、激素变化和基因表达结果。尤其在论文投稿和修改过程中，审稿人与编辑提出了很多深刻而专业的问题，帮助我们不断完善逻辑、重构研究框架。“科学研究不是寻找答案，而是不断接近更好的问题”。困难往往只是探索未知时必须经历的阶段，我们在不断成长。
如果能够独立开展研究，你最想解决的科学问题是什么？
植物的新器官结构究竟是如何分化出来的？特别是一些谱系特有的基因，如何逐渐融入原有发育网络，最终形成全新的形态特征？这不仅关系到植物演化规律，也可能为未来人工设计作物新性状提供理论基础。
最想和你的同行/学生/同学/读者分享的一句话是什么？
“靡不有初，鲜克有终”。愿我们的科研之路，有始有终。
来源：JGG遗传学报
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