2023年3月1日，裴雁曦教授课题组在Horticulture research期刊发表了“H2S mediated balance regulation of stomatal and non-stomatal factors responding to drought stress in Chinese cabbage”的研究论文。
大白菜(Brassica rapa L.ssp.pekinensis)，十字花科芸苔属两年生草本植物，原产于我国，栽培面积和消费量均居各类蔬菜之首。大白菜生长的莲座期是营养生长最旺盛的阶段，需要有充足的水肥供应，干旱逆境会严重影响大白菜的产量和品质。因此，有必要了解干旱胁迫下大白菜的光合碳同化过程，找到限制光合效率的关键因素，从而帮助植物抵御干旱胁迫。
硫化氢(H2S)作为继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后第三个气体信号分子，广泛参与到植物生长发育的整个时期以及抗逆过程。大量研究表明H2S信号可通过诱导气孔关闭响应干旱胁迫，但与此同时又有H2S信号显著增强植物的光合效率的报道。H2S究竟是如何在干旱胁迫下诱导气孔关闭的同时保证植物高效的光合作用呢？
在这项研究中，研究人员以大白菜为研究材料，从气孔因素和非气孔因素两个方面探讨了H2S信号响应干旱胁迫的平衡调控机制。首先利用非损伤微测技术 (NMT) 检测了保卫细胞中Cl-、K+和H+的离子流速，发现H2S信号显著诱导Cl-和H+的跨膜外流，抑制K+内流，从而导致气孔关闭，明确了Cl-通道是H2S调控大白菜气孔运动的主要靶标蛋白；同时，生理浓度H2S显著增强大白菜幼苗的光合限速酶RuBisCO的羧化活性，究其原因可能是通过H2S对其大亚基BrRBCL进行硫巯基化修饰实现的；另外，H2S可增加光合色素的积累，促进干旱胁迫下叶片的光合效率。即H2S信号在大白菜叶片气孔和非气孔因子之间存在一种平衡调控，在诱导气孔关闭减少水分散失的同时，最大限度提高光合效率，促进碳同化作用。该研究成果对于调控干旱胁迫下大白菜的产量和品质具有重要的理论意义和应用前景。
该研究依托特色植物资源研究与利用山西省重点实验室完成，山西大学生命科学学院的博士研究生张文泽和硕士毕业生王磊为论文的并列第一作者；山西大学生命科学学院的裴雁曦教授和金竹萍教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（32172550 和31972428）、山西省自然科学基金（20210302123431）、山西省回国留学基金（2020-014）的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac284