极性蛋白在草中形成有效的呼吸毛孔

草类具有“呼吸孔”(称为气孔)，它们可以打开和关闭，一方面调节用于光合作用的二氧化碳吸收，另一方面调节通过蒸腾作用流失的水分。与许多其他植物不同，草中的气孔形成侧向“辅助细胞”。多亏了这些细胞，草的气孔可以更快地打开和关闭，从而优化植物与大气的气体交换，从而节约用水。

对于当前的研究，伯尔尼大学植物科学研究所(IPS)的MichaelRaissig教授、HeikeLindner博士和合著者RoxaneSpiegelhalder研究了短柄草中辅助细胞的发育。他们发现了两种蛋白质，它们聚集在细胞的相对两侧，就像一个“指南针”，确保草类中辅助细胞的正确发育。研究结果发表在eLife杂志上。

用于辅助细胞发育的细胞指南针

辅助细胞是由不等的、不对称的细胞分裂形成的。在这个过程中，一个细胞分裂成一个小细胞、辅助细胞和一个较大的相邻细胞。为了以正确的比例和方向进行这种分裂，细胞需要界标。这些界标作为方向点，由所谓的极性蛋白提供，极性蛋白聚集在细胞的相对两侧，因此可以定义，例如，左和右或顶部和底部。

在这项研究中，伯尔尼研究人员发现了两种极性蛋白质，它们聚集在相对的两侧。“从某种意义上说，这两种蛋白质充当细胞指南针，控制细胞分裂的方向和辅助细胞的发育。我们发现，当其中一种蛋白质缺失时，辅助细胞无法正常形成。这会对细胞的效率和效率产生负面影响。草的节水气体交换，”项目负责人MichaelRaissig解释道。

植物呼吸孔与气候变化

MichaelRaissig说：“我一直很着迷，因为单个细胞类型中缺少细胞罗盘会影响整个工厂的气体交换动力学和效率。”他说，鉴于气候变化会导致更长的干旱期和过热，这尤其重要。

草在人类粮食安全中发挥着核心作用;玉米、大米和小麦等谷物都是草类，它们共同提供了人类消耗的热量的一半以上。“因此，了解植物如何‘呼吸’以及草类如何以及为何形成更有效的‘呼吸’毛孔至关重要，”Raissig补充道。

野生样草Brachypodiumdistachyon。图片来源：MichaelT.Raissig

虽然这项研究主要关注发育生物学，但这些发现可能与改良农作物有关。“气孔是叶子和环境之间的细胞守门人，是第一个对气候变化做出反应的人，”博士说。学生和合著者RoxaneSpiegelhalder。

因此，她说，必须了解草如何以及为何成为最有效的“守门人”，以便以更节水的方式“呼吸”。然而，Spiegelhalder总结道，这些发现如何以及是否可以转移到其他作物还需要进一步研究。

期刊信息：eLife