北京林業(yè)大學(xué)植物學(xué)科沈應(yīng)柏教授團(tuán)隊(duì)在茉莉酸調(diào)控植物氣孔運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究中取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究成果日前在植物學(xué)權(quán)威刊物《The Plant Journal》發(fā)表。
這項(xiàng)研究成果揭示了質(zhì)膜氫泵介導(dǎo)的H+流在茉莉酸誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉信號(hào)過(guò)程中的作用，對(duì)于進(jìn)一步闡明茉莉酸信號(hào)途徑具有重要意義，也有助于理解茉莉酸在干旱、鹽堿和病蟲(chóng)害等逆境條件下的作用機(jī)制。
高等植物葉表面的氣孔由保衛(wèi)細(xì)胞形成，是植物與外界進(jìn)行氣體交換的門(mén)戶，能夠整合并處理多種外界環(huán)境刺激所產(chǎn)生的信號(hào)。茉莉酸可誘導(dǎo)多種植物氣孔關(guān)閉。目前的研究表明，茉莉酸誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉的信號(hào)過(guò)程伴隨著細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高、H2O2積累、陰離子及K+流出保衛(wèi)細(xì)胞，繼而引起保衛(wèi)細(xì)胞膨壓下降，最終導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。然而茉莉酸導(dǎo)致這一系列生理過(guò)程發(fā)生的原因尚不清楚。
沈應(yīng)柏團(tuán)隊(duì)利用非損傷微測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保衛(wèi)細(xì)胞的跨膜離子流發(fā)現(xiàn)，在茉莉酸受體COI1存在的情況下，茉莉酸首先誘導(dǎo)了質(zhì)膜氫泵介導(dǎo)的H+瞬時(shí)外排，這為Ca2+的跨膜內(nèi)流提供了驅(qū)動(dòng)力。Ca2+內(nèi)流刺激了胞內(nèi)H2O2積累，H2O2反過(guò)來(lái)又刺激胞質(zhì)內(nèi)Ca2+的大量升高，進(jìn)而激活了質(zhì)膜上的陰離子通道和外向K+通道，并抑制內(nèi)向K+離子通道，最終導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。
沈應(yīng)柏教授的博士研究生閆素麗為論文的第一作者。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。
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