A. SLAC1调控气孔开闭；B.SLAC1的低温电子显微结构；C. SLAC1中关键磷酸化残基的电生理特征。
一篇发表在《美国国家科学院院刊》上的文章称，环境因素通过控制SLAC1的磷酸化影响通道活性，进而控制叶片气孔的开闭。
气孔是叶片上的小孔，由一对肾形保卫细胞构成。它们就像植物的嘴巴，行使着“吃饭”和“呼吸”的功能。当气孔打开时，二氧化碳进入植物进行光合作用，氧气也随之释放到大气中。在气体进进出出的同时，大量的水分也通过蒸腾作用从气孔蒸发出去。
当面临较高浓度的二氧化碳和臭氧、干旱和微生物入侵等环境刺激时，这些“嘴巴”会选择关闭。负责关闭这些嘴巴的蛋白质是一种叫作“SLAC1”的阴离子通道，使带负电荷的离子穿过保卫细胞膜以降低膨压。低压使保卫细胞萎缩，从而导致气孔关闭。
中国科学院遗传与发育生物学研究所和美国哥伦比亚大学的研究人员合作，利用单粒子低温电子显微镜（cryo-EM）揭示了SLAC1的原子结构。这种结构表明SLAC1通道通常处于关闭状态，两个弹簧负载的苯丙氨酰残基处于应变构象，堵塞了气孔，阻止了阴离子通过。
环境因素通过控制SLAC1的磷酸化来影响通道的活性。通过使用双电极电压钳技术，研究人员在SLAC1通道中发现了多个开关。当磷酸盐附着在通道上时，它的结构会发生改变，并开启大门，允许阴离子自由通过。最终，膨压下降，气孔关闭。
这些发现将帮助科学家了解植物应对地球环境变化的不同方式，如：干旱、二氧化碳和臭氧水平的上升。深入研究SLAC1调控气孔的机制，对植物的抗旱和节水栽培具有重要意义。
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编译：灯丝 审稿：西莫责编：陈之涵
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：0027-8424
原文链接：https://phys.org/news/2021-04-insight-mouths.html
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