植物细胞内部具有很高的膨压 (turgor pressure)，因此在植物生长发育过程中细胞时刻受到机械应力 (mechanical stress) 刺激。为了抵抗机械应力，植物细胞发育和形态建成过程中周质微管 (cortical microtubule) 通常会沿着应力最大方向排列，起着导向纤维素微纤丝合成并加固细胞壁的作用。此外，来源于组织水平的机械应力改变，也会导致微管沿着应力最大方向重新排列。微管响应机械应力发生重新排列的过程对细胞形态建成和维持、器官发育起重要作用。但是，调控微管重排响应应力的机制还不完全清楚，以及这个过程中有关蛋白还有待于挖掘和鉴定。

植物叶片表皮具有锯齿拼图形状的铺板细胞 (pavement cell)，这类细胞是研究信号传递、细胞骨架排列、和复杂细胞形态建成的优秀模式系统。研究铺板细胞发育和塑形对理解农作物和林木等叶片生长发育和株型调控具有指导意义。

近日，福建农林大学海峡联合研究院林学与蛋白组学中心林德书课题组在New Phytologist在线发表了题为The IPGA1-ANGUSTIFOLIA module regulates microtubule organization and pavement cell shape in Arabidopsis的研究论文，报道了IPGA1-ANGUSTIFOLIA蛋白互作模块调控微管响应机械应力和铺板细胞形态。

IPGA1是林德书课题组以前报道过的一个假定的微管结合蛋白，调控花瓣各向异性生长。本研究进一步发现，IPGA1是调控铺板细胞塑形中的一个关键蛋白。其功能缺失突变体ipga1的铺板细胞形态发育有严重缺陷，导致减少锯齿嵌合且更为简单的形态。ipga1突变体微管能更快响应机械应力发生重排。进一步研究发现，激光消融细胞等关联的机械应力干扰，能导致IPGA1蛋白形成颗粒聚集在周质微管上。这种应力刺激形成的IPGA1蛋白颗粒可能起着防止微管过度响应机械力的作用，以利于维持细胞形态建成。IPGA1和细胞形态建成因子ANGUSTIFOLIA(AN)能发生遗传和生化的相互作用，IPGA1能招募AN到周质微管上。此外，IPGA1和调控微管组织的微管切割蛋白KATANIN (KTN1) 具有相互作用。本研究提出一个IPGA1-AN-KTN1的互作模块调控微管响应机械力和铺板细胞形态建成的假设模型。

图 IPGA1-AN模块参与机械应力调控微管组织和细胞形态维持的工作模型

福建农林大学林德书教授为该论文的通讯作者，助理研究员陈斌卿、党谢、柏文婷是共同一作。研究生刘敏、李荧、朱丽兰、杨燕秋、余佩航等参与了部分研究工作。本研究得到国家自然科学基金项目的资助。