了解植物呼吸：研究确定了气孔节律运动背后的关键蛋白质相互作用

在《自然通讯》上发表的一项研究中，研究人员破译了调节口腔全天节律运动的分子机制

气孔由两个成对的保护细胞（GC）和它们之间的孔隙组成，其大小取决于细胞的膨胀或收缩，从而增加或减少气孔孔径。最佳气孔开度是由不同的环境和内部因素综合决定的

通常，关闭发生在黑暗和水分胁迫下，以响应胁迫激素ABA（脱落酸）来防止水分损失，而光照诱导气孔打开，允许白天吸收CO2和释放O2

为了充分了解控制气孔运动的机制，由Elena Monte领导的农业基因组学研究中心的研究人员使用分子生物学方法和生物信息学分析，在受控的光照和黑暗时期研究了模式植物拟南芥，以监测气孔开度并鉴定所涉及的蛋白质和基因

研究人员发现，一个名为PIFs（植物色素相互作用因子）的蛋白质家族在夜间结束时积累，这是诱导口腔在早晨开放的关键步骤

PIFs是控制某些基因表达的转录因子，在这种情况下，研究人员确定PIFs的积累会触发KAT1基因的表达，KAT1基因是一种保护细胞特异性钾（K+）通道，控制离子的量，从而控制进入这些细胞的水量。早上，光的存在会激活KAT1蛋白，引发钾离子的摄入和保卫细胞的肿胀，从而导致气孔打开

Nil Veciana和Arnau Rovira是这项工作的共同第一作者，他们强调了在“没有水分限制，因此也没有内源性ABA水平”的实验装置中研究结果的重要性，在这种条件下，可以评估有节律的气孔孔径和对暗/光周期的调节反应

实际上，保护细胞中PIF功能和内源性ABA信号之间的相互作用是气孔动态调节的关键。在夜间，内源性ABA是保持气孔闭合所必需的，而在早晨，ABA的减少是光诱导和PIF调节的气孔开放所必需的

尽管已知气孔具有节律性运动，并且负责打开-关闭的蛋白质也已为人所知，但这是首次阐明昼夜调节气孔孔径的确切转录机制。此外，将PIF和KAT1确定为该法规中的重要参与者，为新的研究途径和可能的生物技术方法开辟了可能性

了解光/暗循环如何调节气孔孔径可用于确定优化植物产量和植物对不同压力源的适应的目标，例如在限制水分的环境和干旱条件下