植物如何学会节约用水

植物叶子上的微小毛孔，称为气孔，对我们星球的状态产生巨大影响。通过气孔，植物吸收二氧化碳，二氧化碳被掺入碳水化合物中，并释放氧气。但它们也会通过开放的毛孔失去水分，这对于干燥条件下的植物可能会危及生命。

因此，植物已经开发出复杂的信号传导途径，其优化气孔的开口宽度以匹配环境条件。为了应对光，二氧化碳和水的可用性的变化，它们可以打开或关闭这些孔。负责这一监管的信号通路如何发展？目前正在德国巴伐利亚州的朱利叶斯-马克西米利安-特维尔茨堡大学(JMU)，在植物科学家赖纳赫德里奇的团队中进行调查。

"我们目前正在收集和分析来自不同植物物种的数据，“海德里希教授说。他解释说，这项研究也与农业有关："关于这些信号通路的进化的知识可以用于培育能够用更少的水生长的作物的育种工作。"毕竟，通过灌溉系统供应给植物的大部分饮用水都是通过气孔来消失的。鉴于气候变化，能够很好地应对干旱的植物品种备受追捧。

重建的重要基因的历史

在植物科学趋势杂志上，JMU研究人员弗朗西斯苏斯米尔奇博士约尔格舒尔茨教授海德里希教授和罗布鲁尔塞马博士现在总结了植物用于调节水平衡的信号通路的现有知识。

维尔茨堡团队重建了控制开花植物叶片毛孔运动的重要基因的进化历史。事实证明，这些基因中的大多数都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定居土地之前开发的。

研究人员还发现，控制叶片孔隙响应光和二氧化碳的开放和关闭的一些特定基因可能只是在种子植物或开花植物中发育后才与蕨类植物的共同祖先分离。

可调节保卫细胞中的特定信号基因

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孔。当保护细胞中的液压升高时，孔隙打开。如果压力降低，则孔隙闭合。

在开花植物的保卫细胞中，某些关键信号传导基因的产物具有独特的性质，或者发现其浓度远高于周围的叶细胞。这些基因的特异性对于控制保卫细胞中的液压可能是重要的。

研究人员还利用苔藓藓属专利的可用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特定于气孔携带组织，而是所有这些基因也在没有这些毛孔的组织中表达“弗朗西斯苏斯米尔奇说罗布罗尔夫塞马和约尔舒尔茨补充说："在发育植物与祖先分享的苔藓分化后，在保卫细胞中具有特定作用的信号基因可能在植物进化后期出现。"

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