这种秘密马达蛋白能猛然关闭叶孔——从而拯救作物

虽然ABA在干旱响应中的作用已被广泛认可，但研究人员近期发现了一个令人惊讶的参与者：肌球蛋白XI（myosin XI）——一种传统上以运输细胞组件而闻名的运动蛋白。为探究这一现象，由日本早稻田大学的户茂永（Motoki Tominaga）教授领导的研究团队开展了一项研究，旨在确定肌球蛋白XI是否积极参与植物的干旱响应，并揭示相关作用过程。"尽管先前研究暗示肌球蛋白XI可能参与干旱胁迫响应，但其潜在机制仍不明确，"户茂永表示。该研究成果于2025年6月19日发表在《植物细胞报告》(Plant Cell Reports)第44卷上，共同作者包括同样来自早稻田大学的硕士研究生刘海阳（Haiyang Liu）。

研究人员以拟南芥为模型，探究肌球蛋白XI在干旱响应中的作用。他们使用经过基因改造的植株：缺失一个、两个（2ko）或全部三个（3ko）主要肌球蛋白XI基因的突变体，并将其与野生型植株进行多项测试对比，包括干旱存活率试验、水分流失测量、气孔开度分析和ABA敏感性检测。团队还测量了活性氧（ROS）生成量，通过荧光标记显微观察微管结构，并通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）追踪ABA响应基因的表达。这种综合方法使其能全面评估肌球蛋白XI对植物耐旱性和ABA信号传导的功能贡献。

结果令人震惊：缺失肌球蛋白XI的植株（尤其是双基因敲除2ko和三基因敲除3ko突变体）表现出更高失水率、气孔关闭功能受损以及干旱条件下存活率降低。这些植株对ABA的响应也减弱，表现为激素处理下更高的种子萌发率和减弱的根系生长抑制。在细胞层面，突变体显示活性氧生成减少，且微管重构过程受阻——这两者都是ABA诱导气孔关闭的关键机制。关键胁迫相关基因的表达量也下降，表明肌球蛋白XI在ABA信号传导中发挥调控作用。

这些发现揭示肌球蛋白XI不仅是运输蛋白，还通过协调保卫细胞中的活性氧信号传导、微管重构和基因激活，主动支持植物的干旱防御机制，使植株能更有效地关闭气孔并保存水分。"研究发现植物肌球蛋白XI多重突变体在干旱期间的失水速率比野生型快四倍，"户茂永指出，"这一发现为理解植物如何适应环境变化提供了新视角。"

本研究呈现了若干重要突破，并为新研究方向铺平道路：它揭示了肌球蛋白XI在植物非生物胁迫响应中此前未被认识的作用，深化了人们对细胞内运输系统如何协助环境适应的理解；同时为增强作物抗旱性识别出一个前景广阔的分子靶点。

"该发现有望推进植物应激响应机制的基础研究，并助力开发提升干旱易发区作物水分利用效率的技术，"户茂永分享道，"我们将持续深化研究，力争将这些知识应用于支持气候变化背景下的农业技术。"他补充道。

总之，本研究揭示了肌球蛋白XI作为植物干旱响应关键参与者的角色，将细胞运输机制与激素信号传导联系起来。随着气候压力加剧，此类洞见为开发适应变化环境的抗逆节水型作物提供了充满前景的路径。