这种秘密驱动蛋白能关闭植物气孔——拯救庄稼

虽然ABA（脱落酸）在干旱响应中的作用已得到公认，但研究人员现在发现了一个令人惊讶的参与者：肌球蛋白XI（myosin XI）。这种运动蛋白传统上以运输细胞组分而闻名。为了探究这一点，由日本早稻田大学的富永基树（Motoki Tominaga）教授领导的研究团队进行了一项研究，旨在确定肌球蛋白XI是否积极参与植物的干旱响应，并揭示其相关过程。富永教授表示：“尽管先前的研究暗示肌球蛋白XI可能参与干旱胁迫响应，但其潜在机制仍不清楚。”该研究成果于2025年6月19日发表于《植物细胞报告》（Plant Cell Reports）第44卷。该研究的共同作者还包括早稻田大学的研究生刘海阳（Haiyang Liu）。

研究人员以拟南芥（Arabidopsis thaliana）为模型，研究肌球蛋白XI在干旱响应中的作用。他们使用了基因改造植物，这些植物缺失一个、两个（2ko）或所有三个（3ko）主要的肌球蛋白XI基因。随后，在多组测试中将这些改造植物与野生型植物进行比较，测试包括干旱存活率测定、水分散失测量、气孔开度分析以及ABA敏感性测试。他们还测量了活性氧（ROS）产生量，用荧光标记物观察微管结构，并通过定量逆转录聚合酶链式反应（qRT-PCR）追踪ABA响应基因的表达。这种综合方法使他们能够评估肌球蛋白XI对植物耐旱性和ABA信号传导的功能贡献。

结果引人瞩目。缺乏肌球蛋白XI的植物，尤其是2ko和3ko突变体，显示出更高的水分散失率、受损的气孔关闭能力以及在干旱条件下更低的存活率。它们对ABA的反应也较弱，表现为在激素处理下发芽率更高以及根生长受抑制程度降低。在细胞水平上，这些突变体表现出ROS产生量减少以及微管重组紊乱，这两者对于ABA诱导的气孔关闭至关重要。关键胁迫相关基因的表达也减弱，表明肌球蛋白XI在ABA信号传导中发挥着调控作用。

这些发现揭示，肌球蛋白XI不仅仅是一种运输蛋白，它还通过协调保卫细胞中的ROS信号传递、微管重组和基因激活，积极支持植物的干旱防御机制。这使得植物能够更有效地关闭气孔并保存水分。富永指出：“研究发现，在植物肌球蛋白XI的多重突变体中，干旱期间的水分散失速度是野生型的四倍。这一发现为理解植物如何适应环境变化提供了新视角。”

本研究取得了多项重要突破，并为新的研究方向铺平了道路。它揭示了一个先前未被认识的肌球蛋白XI在植物非生物胁迫响应中的作用，为细胞内运输系统如何协助环境适应提供了更深入的见解。此外，它还确定了一个有前景的分子靶点，可用于增强作物的抗旱性。

富永分享道：“这一发现有望推动植物如何响应胁迫的基础研究，并将助力开发提高干旱易发地区作物水分利用效率的技术。”他补充说：“我们旨在进一步推进研究，以便将这些知识应用于支持应对气候变化的农业技术。”

总之，本研究揭示了肌球蛋白XI是植物干旱响应中的关键角色，将细胞运输机制与激素信号传导联系起来。随着气候压力的增大，此类深刻的见解为开发适应变化世界的、具有韧性和水分高效利用的作物提供了充满希望的途径。