植物经过气孔进行气体交流：每吸收一个二氧化碳分子，就有100个水分子逸出。
植物经过精细的传感器网络，在枯燥和饥饿之间完结平衡。当光线足够时，植物会翻开叶片上的气孔，吸收二氧化碳（CO2），然后经过光协作用将其转化为碳水化合物。与此同时，经过气孔开释的水量是摄入CO2的100倍。当水分足够时，这个进程不会有任何问题，但在炎热的仲夏时，植物就需求转换到节水形式：缩短气孔，避免水分丢失过多，使其可以在干旱期存活下来，但由于大多数气孔封闭，二氧化碳的吸收受到限制，随之影响了光协作用的功能，从而影响了植物的成长。
近来，由德国巴伐利亚州维尔茨堡大学（JMU）生物物理学家Rainer Hedrich领导的世界植物科学家团队，确认了操控植物叶片气孔开闭的传感器的方位，研讨结果宣布在《天然·植物》杂志。
植物叶片气孔的开/关是经过成对的围住每个气孔的特别捍卫细胞来完结的。捍卫细胞有必要可以丈量光协作用和水的供给，以习惯不断改动的环境条件。为了到达这个意图，捍卫细胞中存在可以丈量叶子内部CO2浓度的受体。当叶子内部的CO2值急剧上升时（光协作用不抱负的信号），捍卫细胞就会封闭气孔，避免不必要的蒸腾。一旦CO2浓度下降，气孔就会从头翻开。
水的供给是经过激从来丈量的。当植物缺水时会发作脱落酸（ABA，一种要害的应激激素），并将其CO2操控周期设置为节水形式。这是经过带有ABA受体的捍卫细胞完结的。当叶片中的ABA浓度添加时，气孔就会封闭。
ABA和CO2诱导的气孔封闭。
为了说明植物捍卫细胞操控周期的组成状况，研讨人员将拟南芥放置在高浓度的CO2或ABA中数小时以触发基因水平的反响。然后从叶片中别离气孔，使用生物信息学技能剖析捍卫细胞的基因表达谱。
为了完结这项使命，研讨小组邀请了JMU的两位生物信息学专家Tobias Muller和Marcus Dietrich。他们发现，在高浓度的CO2或ABA下，基因表达形式存在明显差异。此外，过量的CO2也会导致部分ABA基因的表达发作改动。这些发现促进研讨人员进一步研讨了ABA信号通路中的ABA受体。
拟南芥有14个ABA受体，其间6个在捍卫细胞中。“为什么针对一种激素的一个捍卫细胞需求多达6个受体？为了答复这个问题，咱们与马德里大学的Pedro Luis Rodriguez教授展开了协作，他是ABA受体方面的专家。” Hedrich说。
在这项试验中，Rodriguez的团队制备了拟南芥突变体，这样研讨人员就可以在其间独自研讨ABA受体。Hedrich的搭档Peter Ache解说说：“这使咱们可以在网络平分别为6个ABA受体分配使命，并确认由ABA和CO2诱导的气孔封闭的单个受体。”
最终，Hedrich总结到：“咱们从研讨结果中得出结论：当水供给杰出时， ABA受体会将根本激素平衡状况评价为准‘无压力’，并坚持气孔翻开供给CO2。当缺水时，干旱迫使受体识别到ABA水平的升高，使捍卫细胞封闭气孔，避免植物缺水。接下来，咱们计划研讨ABA和CO2相关受体的特性以及它们的信号通路和组成。”
科界原创 编译：花花 审稿：阿淼
