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生命科学学院白明义教授课题组揭示植物激素油菜素内脂调控气孔运动新机制

发布日期:2020年02月19日 14:15 点击次数:

[本站讯]2月12日,The Plant Cell在线发表了澳门十大网上博网址生命科学学院白明义教授课题组题为“Brassinosteroid and Hydrogen Peroxide Interdependently Induce Stomatal Opening by Promoting Guard Cell Starch Degradation”的研究论文。该论文报道了植物甾醇类激素油菜素内脂(Brassinosteroid, BR)和过氧化氢(H2O2)相互依赖促进保卫细胞中的淀粉降解,进而促进气孔开放。澳门十大网上博网址为该文章第一完成单位,生命学院博士研究生李金鸽为该文的第一作者,白明义教授为该文唯一通讯作者,河北师范大学的孙玉教授参与了该工作。

植物叶片表皮上的气孔由两个高度特化的保卫细胞合围而成。保卫细胞通过体积变化来调节气孔运动,这对于植物光合作用和蒸腾作用中的气体和水分交换至关重要。在经典的植物生理学中,气孔运动的机理有两种假说:离子泵假说和淀粉-糖假说(Granot et al., 2019, Trends in Plant Science)。随着分子生物学的深入研究,有越来越多的实验数据支持离子泵假说,而关于淀粉-糖假说的实验数据较少淀粉-糖假说能否解释气孔运动成为一个悬而未决的科学问题。

油菜素内酯是一种重要的植物激素,在植物生长发育和逆境胁迫响应中起着重要的功能。白明义教授课题组的研究工作显示,野生型植物气孔中的淀粉在植物见光后迅速降解,而在BR缺失和不敏感突变体的气孔中淀粉大量富集,并且见光后不能降解,使得气孔不能正常开放。该课题组前期工作发现H2O2通过氧化修饰BR信号转导中关键转录因子BZR1参与和促进BR的信号转导过程(Tian et al., 2018, Nat Com)。在这项研究中,科研人员进一步证实BR和H2O2彼此依赖,促进BZR1和一个bZIP类的转录因子GBF2相互作用,提高BZR1的转录活性,诱导气孔中淀粉β降解酶(BAM1)的表达,使得淀粉快速降解,进而促进气孔开放。这项研究工作揭示了BR和H2O2在气孔淀粉代谢和气孔开放中的重要作用,并为淀粉-糖假说提供了有力的实验支持。

该研究得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金的资助。

文章链接http://www.plantcell.org/content/early/2020/02/12/tpc.19.00587


【供稿单位:生命学院    作者:白明义             编辑:新闻网工作室    责任编辑:赵方方 张丹丹  】

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