秘密马达蛋白关闭叶片气孔——拯救作物

虽然ABA在干旱响应中的作用已被广泛证实，但研究人员最近发现了一个令人惊讶的参与者：传统上以运输细胞组件而闻名的运动蛋白肌球蛋白XI。为探究这一现象，日本早稻田大学富永基树教授领导的研究团队开展了一项研究，旨在确认肌球蛋白XI是否主动参与植物干旱响应，并揭示相关作用机制。"尽管先前研究暗示肌球蛋白XI可能参与干旱胁迫响应，但其潜在机制仍不清楚，"富永教授表示。这项研究成果于2025年6月19日发表在《植物细胞报告》第44卷上，共同作者包括同样来自早稻田大学的博士生刘海阳。

研究人员以拟南芥为模型，研究了肌球蛋白XI在干旱响应中的作用。他们使用缺失一种、两种(2ko)或全部三种(3ko)主要肌球蛋白XI基因的转基因植物，通过干旱存活实验、水分流失测量、气孔开度分析和ABA敏感性测试等多项实验与野生型植物进行对比。研究还测量了活性氧(ROS)产生水平，用荧光标记可视化微管结构，并通过qRT-PCR追踪ABA响应基因的表达。这种综合研究方法使他们能够全面评估肌球蛋白XI对植物耐旱性和ABA信号传导的功能贡献。

研究结果令人瞩目。缺乏肌球蛋白XI的植物，特别是2ko和3ko突变体，表现出更高的水分流失率、气孔关闭功能受损以及更低的干旱存活率。这些突变体对ABA的响应也较弱，表现为更高的萌发率和激素处理下根生长抑制减弱。在细胞层面，这些突变体显示出ROS产生减少以及微管重构紊乱——这两者对ABA诱导的气孔关闭都至关重要。关键胁迫相关基因的表达水平也有所下降，表明肌球蛋白XI在ABA信号传导中起调控作用。

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ROS信号、微管重构和基因激活，积极支持植物的干旱防御机制，使植物能更有效地关闭气孔保存水分。"研究发现，在植物肌球蛋白XI的多重突变体中，干旱期间的水分流失速度是野生型的四倍，"富永教授指出，"这一发现为理解植物如何适应环境变化提供了新视角。"

本研究取得多项重要突破，为新的研究方向铺平道路。它揭示了肌球蛋白XI在植物非生物胁迫响应中未被认知的作用，为理解细胞内运输系统如何协助环境适应提供了更深入的见解。同时，该研究也为提高作物抗旱性确定了一个有前景的分子靶点。

"这一发现有望推动植物应激响应机制的基础研究，并促进提高干旱易发地区作物水分利用效率的技术开发，"富永教授表示，"我们计划进一步推进研究，使这些知识能够应用于应对气候变化的农业技术。"

总之，这项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，此类发现为开发适应环境变化、具有水分高效利用能力的韧性作物提供了充满希望的研究路径。