近日，山東大學生命科學學院教授白明義課題組揭示了糖誘導保衛細胞淀粉降解促進氣孔開放的機制。相關研究論文發表于《植物細胞》。
氣孔由兩個保衛細胞合圍而成，保衛細胞通過體積變化來調節氣孔運動，其中的淀粉代謝對氣孔運動起著關鍵的調控作用。淀粉在黎明見光后會迅速降解形成葡萄糖，但葡萄糖在氣孔運動中有何作用尚不清楚。白明義課題組的研究工作顯示，植物生長在光照不足沒有外援碳源的條件下，保衛細胞中淀粉含量低并且見光不能降解，氣孔不能開放。此時在培養基中添加蔗糖，就能恢復保衛細胞中的淀粉含量，并在見光后正常降解，氣孔正常開放，說明糖對保衛細胞的淀粉降解和氣孔開放有顯著促進作用。
雷帕霉素靶蛋白TOR是真核生物體中一種高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，通過感受生物體內碳營養能量信號來調控發育。課題組研究發現，TOR激酶的功能缺失造成了保衛細胞中淀粉代謝異常，氣孔不能開放、氣孔導度降低的現象，并抑制了外施蔗糖對氣孔開放的促進作用，說明糖調控TOR激酶對保衛細胞的淀粉降解和氣孔開放是重要的。進一步研究表明，糖和TOR特異地通過穩定油菜素內酯信號轉導轉錄因子BZR1來促進保衛細胞淀粉降解關鍵基因BAM1的表達;同時，糖和TOR誘導BAM1磷酸化，增加其蛋白穩定性，從而促進保衛細胞淀粉降解誘導氣孔開放。
該研究系統解析了TOR調控保衛細胞淀粉降解和氣孔運動的分子機理，與前人研究結果相互支持，共同揭示了糖和TOR在保衛細胞淀粉降解和氣孔運動中的重要功能，為傳統的“淀粉—糖調控氣孔運動”假說增加了新視角。(記者 廖洋 通訊員 車慧卿)
關鍵詞： 糖誘導保衛細胞淀粉降解促氣孔開放機理 植物細胞 氣孔運動 保衛細胞
營業執照公示信息