东京城市大学研究团队报告称，他们通过新的成像与样品处理方法，观察到受精后的水稻合子在早期分裂与生长过程中建立“体轴”（指导不同解剖部位生长的参考方向）的方式，呈现出与模式植物拟南芥不同的特征。相关研究发表在《植物与细胞生理学》（Plant & Cell Physiology）。

植物如何从单个受精细胞出发形成顶端—基部等体轴，一直是植物科学的重要问题。既往针对拟南芥的研究显示，体轴在合子首次分裂为两个性质不同的子细胞时就已被确定：两个子细胞在蛋白质组成与生长行为上存在差异，其中一个细胞开始伸长而另一个不伸长，从而在第一次分裂阶段即建立顶端—基部方向。不过，这一机制能否适用于其他植物仍不明确。

在本次研究中，由东京城市大学助理教授木下敦子带领的团队以水稻为对象，使用三维共聚焦显微镜对早期胚胎进行三维成像，覆盖从单个合子到数百细胞的发育阶段。研究人员指出，植物细胞在密集后通常难以获得清晰成像；该团队通过使细胞透明化的技术处理，提高了对细胞群内部结构的观察能力。

研究结果显示，水稻胚胎的早期发育步骤与拟南芥存在明显差异。水稻合子首先沿其长轴的对角面发生分裂，形成两个不对称的子细胞，分别为顶端细胞与基部细胞。随后，这两个细胞继续分裂，但分裂过程呈现出看似随机的特征，逐步形成一个大致球形的细胞“团块”，在形态上未表现出明确的方向性。

为进一步判断体轴形成的时间与位置，研究团队追踪了植物生长关键激素生长素的出现与分布。结果显示，在受精后的第二天、当胚胎已形成几十个细胞时，生长素首先在该球形细胞团块的中心被检测到，随后向基部细胞一侧扩散。研究人员据此认为，水稻胚胎的体轴可能并非在单个细胞层面通过局部“极化”立即确定，而是通过细胞群体的“集体”作用逐步建立。

研究团队表示，这一发现为理解水稻这一重要农作物的胚胎发生过程提供了新的观察证据，并提出了可用于追踪其他植物胚胎发育的研究框架。