植物如何学会节水

叶子上的微小气孔，叫做气孔，对我们星球的状态有很大的影响。植物通过气孔吸收二氧化碳，二氧化碳混合成碳水化合物并释放氧气。但是它们也会通过开放的气孔失去水分，这可能会在干燥的条件下威胁植物的生命。

因此，植物发展了复杂的信号转导途径，优化气孔的开放宽度以匹配环境条件。它们可以打开或关闭这些洞，以响应光、二氧化碳和水的可用性的变化。负责这种监督的信号路径是如何发展的？目前，植物科学家赖纳赫德里奇的团队正在德国巴伐利亚州的朱利叶斯-马克西米利安大学(JMU)进行研究。

“我们目前正在收集和分析来自不同植物物种的数据，”Hedrich教授说。他解释说，这项研究也与农业有关：“关于这些信号通路进化的知识可以用于培育可以少用水生长的作物。”毕竟，通过灌溉系统供应给植物的大部分饮用水通过气孔消失了。鉴于气候变化，能够很好地应对干旱的植物品种备受追捧。

重建重要基因的历史

在《植物科学趋势》杂志上，JMU的研究人员弗朗西丝苏斯迈希博士、约尔格舒尔茨教授、黑德里奇教授和罗布罗尔夫塞马博士总结了植物调节水平衡的信号通路的现有知识。

rzburg团队重建了控制开花植物叶片气孔运动的重要基因的进化历史。原来，这些基因大部分属于所有植物群体中发现的旧基因家族，包括绿藻。这些基因家族可能是在第一批植物在这片土地上定居之前发展起来的。

研究人员还发现，只有在种子植物或开花植物发育完成后，才能从蕨类植物的共同祖先中分离出一些控制叶片气孔响应光和二氧化碳而打开和关闭的特定基因。

保护细胞中的特定信号基因可以被调节。

在他们的工作中，JMU科学家密切关注植物的保卫细胞。这两个细胞围绕着每个叶片孔。当保护性细胞中的液压升高时，气孔打开。如果压力降低，气孔就会关闭。

在开花植物的保卫细胞中，一些关键信号转导基因的产物具有独特的性质，或者其浓度远高于周围叶细胞的浓度。这些基因的特异性对于控制保护细胞中的液压可能是重要的。

研究人员还利用苔藓酸浆菌专利的现有数据检查了相关基因。“我们发现，感兴趣的苔藓基因没有一个是气孔组织特有的，但所有这些基因也在没有这些气孔的组织中表达，”Frances Sussmilch说。Roelfsema和rgSchultz补充道：“在发育中的植物和祖先共享苔藓分化后，在植物进化的后期，保卫细胞中具有特定功能的信号基因可能会出现。”

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