沙蓬（Agriophyllum squarrosum）是一种系统发育位置较为基部的双子叶植物，历经长期的自然选择，在流动沙丘多变和恶劣环境中演化形成了多种特异的形态结构。近期，中国科学院西北生态环境资源研究院赵鹏善课题组结合细胞生物学和生理生态学相关研究方法，揭示了叶片结构及表皮毛在沙蓬植株发育早期水分调控方面所发挥的关键作用，也为沙蓬的驯化育种提供了新的遗传资源。

研究通过叶片组织切片发现，沙蓬叶片呈现出类似单子叶植物的双面气孔型等面叶结构，即叶片近远轴面都有气孔器、栅栏组织和平行叶脉。这种独特的叶片结构不仅显著提高了光合作用的效率，还增强了沙蓬对沙漠环境的适应性。进一步结合叶片内部组织结构特征和碳同位素分析（δ¹³C值为-28.57‰），确认了沙蓬属于碳三（C₃）植物，从而解决了长期以来关于沙蓬光合作用途径的争议。

研究人员采用扫描电镜技术，定义了沙蓬表皮毛形态应为“dendritic-like”。组织切片结果表明，沙蓬多分枝状表皮毛为多细胞非腺体型。通过对比野生型沙蓬（沙坡头基因型，SPT）和表皮毛减少突变体（astcl1）发现，野生型沙蓬苗期离体叶片水分散失和叶绿素析出速度更快，而astcl1离体叶片失水速率较慢，叶片角质层显著增厚。同时，甲苯胺蓝染色显示，表皮毛着色程度远高于叶片铺板状细胞。这些结果表明，表皮毛是沙蓬叶片非气孔水分运移的主要途径。

这项研究揭示了沙蓬表皮毛在叶片水分调控中的关键作用，特别是在干旱环境中如何通过调节水分吸收和散失来适应沙漠环境。这些发现不仅增进了对沙蓬适应性特征的理解，还为选育适合干旱区种植的作物提供了理论依据。研究团队将进一步开展田间试验，验证表皮毛缺失突变体（astcl1）是否适合作为单一驯化性状改良新品系进行规模种植。

研究成果以Monocot-like leaf structure and trichome-water relations in early growth stages of the C3 plant sand rice (Agriophyllum squarrosum)为题发表在Plant Science期刊上。西北研究院已毕业博士研究生冉瑞兰为论文第一作者，赵鹏善研究员、崔晓云副研究员为论文共同通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2025.112480