2017年7月,裴雁曦教授课题组的青年教师金竹萍为第一作者,在Plant and Soil 在线发表了题为 “Hydrogen sulfide mediates ion fluxes inducing stomatalclosure in response to drought stress in Arabidopsis thaliana” 的研究论文。该研究探讨了气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide, H2S)在增强植物抗旱性的过程中,通过调控保卫细胞的离子流动以诱导气孔关闭的作用机制。文章以拟南芥野生型及H2S产生的相关突变体(lcd,OE-LCD,des1,OE-DES1,oastl-a1,oastl-a2,oastl-b和oastl-c)为实验材料,采用非损伤微测技术(non-invasive micro-test technique,NMT)检测了干旱胁迫下保卫细胞膜上的K+,Ca2+,H+和Cl-的离子流动速度和方向。结果表明:K通道是干旱胁迫下H2S调节气孔运动的主要响应元件;内源性H2S可诱导K+跨膜外排,Ca2+和Cl-内流,对H+的流动几乎无影响。此外,比较了植物体内产生H2S的两大类酶(CDes和OASTLs),两者在调节气孔运动中发挥不同的作用。该研究提供了H2S信号通过调节离子通道活性关闭气孔的直接证据,对气体信号分子H2S的生理功能的深入研究具有指导意义。同时,为最大程度降低全球干旱造成的农业经济损失提供科学依据,为通过遗传改造以培育抗逆高产的作物品种提供新思路。
该研究得到了国家自然科学基金(31400237和31672140)的资助。
文章信息:
Zhuping Jin, Zhiqing Wang, Qingxia Ma, Limin Sun, Liping Zhang, Zhiqiang Liu, Danmei Liu, Xuefeng Hao, Yanxi Pei*. Hydrogen sulfide mediates ion fluxes inducing stomatal closure in response to drought stress in Arabidopsis thaliana . Plant and soil (sci IF 一区). 2017, 419: 141-152
Proposed model of H2S-induced stomatal closure based on previous studies
of H2S perception and signal transduction in guard cells