Science Advances:科学家发现植物用来控制“嘴巴”的机制

大气中二氧化碳（CO2）浓度上升会导致植物气孔关闭，从而严重影响蒸腾失水、光合作用和植物生长。但目前为止，仍然不清楚植物如何感知环境中CO2浓度的变化，而发出气孔打开和关闭的信号。近期，美国、爱沙尼亚和芬兰的科学家发现了一种植物用来指导自身“呼吸”CO2的分子途径。研究成果发表在《Science Advances》期刊，标题为“Stomatal CO2/bicarbonate sensor consists of two interacting protein kinases, Raf-like HT1 and non-kinase-activity activity requiring MPK12/MPK4”。

研究人员发现，在低CO2环境中，一种叫HT1的蛋白激酶磷酸化，并激活下游的负调控蛋白激酶CBC1，迫使气孔两侧的保卫细胞膨胀，使气孔开放尽可能长的时间，以吸收二氧化碳，满足光合作用的需要。当植物感觉到CO2水平增加时，第二种蛋白质复合物MPK4/MPK12会通过与HT1的直接相互作用，抑制HT1及其下游CBC1激酶的活性，致使气孔关闭。研究结果表明，MPK4/12和HT1共同构成了植物CBC1激酶上游长期寻找的气孔CO2/碳酸氢盐传感器。

这项研究不仅为植物呼吸的复杂过程提供了新的见解，也为未来培育更健壮的作物提供了一种新的可能性。