氨基酸的发现揭示了光是如何使植物气孔开放的

名古屋大学的科学家发现了一种新的调节机制，可以控制植物气孔的开放，这对通过光合作用利用太阳能至关重要。该团队揭示了质膜质子泵第881苏氨酸残基（Thr881）磷酸化在这一过程中对红光和蓝光的反应

这项研究为以特定方式操纵植物生理开辟了可能性，有利于农业和环境。研究人员在《自然通讯》上报道了他们的发现

高级研究员Toshinori Kinoshita说：“这种以前未知的磷酸化事件激活了质子泵，促进气孔打开并增强光合活性。”。“这些发现揭示了植物对光反应的复杂信号通路，并有望在未来的植物工程中应用。”

气孔是植物叶片表面的微小孔隙。它们通过调节光合作用所必需的二氧化碳的吸收，在气体交换中发挥着至关重要的作用

了解控制气孔打开以响应环境信号（如光）的分子机制是植物生理和栽培的基础。最近在理解气孔开放方面取得的进展提高了重要作物的生长和产量

这个过程的一个关键部分是氨基酸的磷酸化，尤其是Thr。磷酸化是使用酶从氨基酸中添加或去除磷酸基团。它的作用就像一个开关，根据是否存在磷酸盐来改变蛋白质的结构和功能

来自转化生物分子研究所（WPI-ITbM）和名古屋大学科学研究生院的研究人员合作研究了一种氨基酸Thr881的作用。他们对来自水芹（Arabidopsis thaliana）细胞的原生质体进行了广泛的磷酸蛋白质组学分析

在红光和蓝光条件下均观察到Thr881的磷酸化。双重激活机制依赖于光合作用和蓝光受体趋光蛋白，强调了植物中光信号传导和生理反应之间的复杂相互作用

使用拟南芥突变体的进一步研究证实了Thr881磷酸化在气孔打开中的重要作用。当他们制造表达缺乏Thr881磷酸化的突变质子泵的植物时，他们发现气孔开度和蒸腾速率降低，强调了这种调节机制的重要性

他们得出结论，膜蛋白AHA1的Thr-881和Thr-948在蓝光下被磷酸化。Thr-881和Thr-948的磷酸化对H+-ATP酶的激活至关重要，H+-ATP蛋白酶允许气孔打开

Kinoshita说：“通过这项研究，我们已经能够确定一种负责激活质膜质子泵的关键氨基酸。”。“通过修饰氨基酸，我们可以潜在地控制气孔的打开。”

研究人员还观察到叶片和芽中Thr881的磷酸化，表明它在植物生理学中发挥着比调节气孔更广泛的作用

Kinoshita说：“质膜质子泵在所有植物细胞中都发挥着作用，不仅在气孔腺的打开中发挥着至关重要的作用，而且在根部营养物质的吸收、光合产物的运输和花粉管的伸长中也发挥着重要作用。”

“这表明Thr881的操作有助于促进植物生长，增加二氧化碳吸收，并减少氮和磷等肥料的使用。”