自然界中，种子在黑暗环境中萌发后，幼苗首先进行暗形态建成，表现出下胚轴伸长，子叶闭合黄化以及产生顶端弯钩来保护静息的顶端分生组织(SAM)，这对幼苗在黑暗中的存活以及随后的暗-光形态建成转换至关重要。协同调控这些发育过程的因素，特别是对SAM的抑制以及相应的器官发生和发育的机制，至今仍是个谜。植物的角质层位于所有陆地植物气生表皮最外表面，是一种具有脂类成分的多层结构，能够保护植物免受来自外部干燥环境和其它不良环境的压力。但是，植物角质层是否以及如何调控植物的发育仍不清楚。

2024年2月25日，我支部刘西岗教授团队在Plant Communications在线发表了题为Plant Cuticles Repress Organ Initiation and Development during Skotomorphogenesis in Arabidopsis的研究论文。该论文发现植物角质层在暗形态建成过程中的发育功能，并揭示了一种植物发育策略，即光通过角质层合成的动态调节来启动光形态建成，从而在暗形态建成到光形态建成的转变过程中诱导器官的发生和生长发育。

该团队通过拟南芥EMS诱变，筛选发现与角质层生物合成有关的关键基因BODYGUARD(BDG1) 突变体和长链酰基辅酶A合成酶2(LACS2)的突变体在黑暗下表现出下胚轴较短，顶端弯钩张开，SAM被激活的表型，由此说明角质合成基因参与了暗形态建成过程中植物的主要发育过程。随后该团队发现角质合成基因在黑暗条件下表达逐渐上升，而在持续光照下表达逐渐下降。进一步研究表明光信号途径抑制了BDG1和LACS2的表达以及角质的生物合成。转录组分析表明bdg1和lacs2突变体在暗中具有光形态建成中的基因表达模式，其中角质层对叶绿体的形态发生，特别是叶绿体的发育和功能以及对抑制蛋白质合成非常重要。

河北师范大学生命科学学院在读博士研究生马玉茹、中科院农业资源研究中心在读博士研究生常文文和李永鹏副研究员为本文的共同第一作者；河北师范大学刘西岗教授、张昊博士以及郭琳副教授为共同通讯作者。河北师范大学生命科学学院的硕士研究生许家惠、宋永利、姚鑫淼和孙玉教授以及中科院农业资源研究中心的王磊研究员参与了此项工作。该工作得到了国家自然科学基金面上项目、河北省基础研究基地项目、河北省创新研究群体项目及河北省高端人才引进计划的支持。