近日，我院生物技術研究所王宏芝研究員領導的(de)研究團隊在植物科學(xué)領域頂級期刊《The Plant Cell》上發表了題為(wèi)《The transcription factor MYB156 controls the polar stiffening of guard cell walls in poplar》的(de)研究論文。該研究用确鑿的(de)遺傳學(xué)證據證實了保衛細胞極點區域細胞壁硬度的(de)特異性增強對氣孔功能至關重要，同時發現了楊樹中控制這一(yī)特性的(de)關鍵基因，轉錄因子(zǐ)MYB156。

氣孔是葉片表面由一(yī)對保衛細胞形成的(de)小孔，是水分蒸騰和(hé)二氧化碳進入植物體的(de)門戶通道(dào)。氣孔運動是地(dì)球碳、水循環的(de)重要組成部分，與植物水利用效率和(hé)農業生産效率密切相關。保衛細胞的(de)細胞壁結構和(hé)特性是氣孔運動的(de)基礎，保衛細胞壁提供的(de)機械強度協同細胞膨壓的(de)作用，共同完成氣孔的(de)正常運動。然而保衛細胞壁結構特性如(rú)何影響氣孔功能的(de)研究尚不深入，保衛細胞的(de)結構與功能之間的(de)關系一(yī)直是一(yī)個懸而未決的(de)謎團。傳統觀點認為(wèi)內(nèi)外細胞壁之間的(de)厚度差異對氣孔功能至關重要。但最近的(de)研究推測氣孔兩端極點區域細胞壁機械強度的(de)特異性增強是氣孔運動的(de)結構基礎。然而，到目前為(wèi)止，有關調控保衛細胞壁結構特性的(de)基因尚未鑒定，保衛細胞細胞壁影響氣孔運動的(de)機制仍是一(yī)個謎團。上述的(de)兩種保衛細胞壁特性，哪一(yī)種對氣孔功能起決定作用？是否可(kě)以通過基因工程的(de)方法對保衛細胞壁的(de)特性進行改造，進而提高(gāo)保衛細胞的(de)功能？

針對以上科學(xué)問題，研究組利用分子(zǐ)遺傳學(xué)和(hé)生物物理(lǐ)學(xué)等方法，證實了保衛細胞極點區域細胞壁硬度的(de)特異性增強對氣孔功能至關重要，同時發現了楊樹中控制這一(yī)特性的(de)關鍵基因----轉錄因子(zǐ)MYB156，解析了其控制氣孔運動的(de)分子(zǐ)調控通路。楊樹轉錄因子(zǐ)MYB156通過直接負調控果膠甲酯酶PME6的(de)表達，改變保衛細胞壁極點區域果膠甲酯化程度和(hé)細胞壁硬度，進而調節氣孔運動功能。與野生型相比，myb156突變體株系保衛細胞壁的(de)兩個極點區域細胞壁強度顯著增加；氣孔響應各種刺激因子(zǐ)的(de)能力增強，運動幅度增加，水分脅迫條件下植物表現出明顯的(de)抗旱能力。MYB156過量表達降低(dī)了極點區域細胞壁強度，導緻氣孔運動能力受損。保衛細胞壁極點區域硬度加強在植物響應環境變化中發揮着重要作用。本研究為(wèi)我們深入了解氣孔運動過程中保衛細胞壁的(de)作用機制提供了新的(de)視(shì)角，并有望通過基因工程手段改良細胞壁特性，進而提高(gāo)植物對幹旱的(de)耐受能力。

北京市農林科學(xué)院生物技術研究所鄭林博士為(wèi)論文第一(yī)作者，魏建華研究員和(hé)王宏芝研究員為(wèi)論文共同通訊作者，生物所陳亞娟助理(lǐ)研究員、丁莉萍副研究員等參與了論文研究工作。該研究獲得了國家自(zì)然科學(xué)基金、北京市農林科學(xué)院創新能力建設專項、北京市自(zì)然科學(xué)基金等項目的(de)支持。

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https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad198/7223413