近日，園藝學(xué)院設(shè)施農(nóng)業(yè)生物與環(huán)境工程研究團(tuán)隊(duì)李建明教授/張淑輝副教授課題組在《The Plant Journal》在線發(fā)表題為“SlTIP2;3 mediates H2O2 transport to activate GA signaling and maintainstomatal conductance under high vapor pressure deficit”的研究論文，揭示了SlTIP2;3介導(dǎo)H2O2轉(zhuǎn)運(yùn)與GA信號級聯(lián)偶聯(lián)，在VPD升高時(shí)觸發(fā)可塑性形態(tài)響應(yīng)，從而協(xié)同提升Kplant，緩解氣孔導(dǎo)度隨VPD增加而下降的功能模型，深化了對植物響應(yīng)VPD升高的機(jī)制理解。
隨著全球氣候變化加劇，增大的大氣蒸氣壓差（VPD）對植物生長和分布產(chǎn)生了重要影響。HVPD環(huán)境下，植物面臨水分蒸發(fā)加劇與碳固定的矛盾，氣孔導(dǎo)度（gs）的降低會導(dǎo)致植物碳饑餓并引起細(xì)胞損傷，甚至死亡。該研究發(fā)現(xiàn)SlTIP2;3是響應(yīng)HVPD調(diào)節(jié)Kplant和gs的關(guān)鍵因子，顯著增加了土壤–根、根–莖和莖–葉界面的水勢梯度。同時(shí)，Mantel矩陣顯示，形態(tài)指標(biāo)矩陣與Kplant, gs向量強(qiáng)相關(guān)，表明SlTIP2;3在長期形態(tài)適應(yīng)過程中以提高Kplant為核心，在根、莖、葉等關(guān)鍵水力路徑上實(shí)現(xiàn)定向且協(xié)同的性狀重塑，從而最大化整株植物的水分動態(tài)調(diào)控與光合收益。
SlTIP2;3通過正向調(diào)控Kplant緩解隨VPD增加而導(dǎo)致的gs下降趨勢
綜合結(jié)果表明，SlTIP2;3驅(qū)動ROS-GA信號軸，通過濃度依賴性反饋回路調(diào)節(jié)GA生物合成，在VPD升高時(shí)觸發(fā)可塑性形態(tài)響應(yīng)，形成水力-光合正反饋。同時(shí)，通過多條途徑抑制ABA合成與信號，植株由抗逆型轉(zhuǎn)向生長擴(kuò)張型，更好地解釋在HVPD條件下番茄氣孔調(diào)控與水分運(yùn)輸?shù)鸟詈蠙C(jī)制。該“SlTIP2;3-H2O2-GA”功能模型為AQPs在逆境適應(yīng)中的新角色提供了直接證據(jù)，并深化了對植物響應(yīng)VPD升高的機(jī)制理解。
SlTIP2;3介導(dǎo)的H2O2運(yùn)輸及GA信號傳導(dǎo)機(jī)制模型
李建明教授、張淑輝副教授為論文共同通訊作者，碩士生李波和已畢業(yè)碩士生趙曉帆為論文共同第一作者。研究得到國家自然科學(xué)基金，陜西省博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。研究還得到園藝學(xué)院‘園藝科學(xué)研究中心’在實(shí)驗(yàn)技術(shù)與樣本檢測方面的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/tpj.70705
