【Plant Cell】首次发现！果胶裂解酶 PLL12 促进气孔运动

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植物通过调整气孔孔径以响应环境线索来控制水分流失和 CO2 吸收。气孔的打开和关闭是由离子和水穿过保卫细胞膜引起保卫细胞的膨胀或收缩引起的。气孔孔径调整在几分钟内发生，气孔一天可以打开或关闭多次。保卫细胞壁如何容忍和帮助这些快速和反复发生的变化？最近证据表明，果胶及其修饰对气孔功能尤其重要，因为缺乏果胶修饰酶的植物会损害气孔反应。2021年6月16日，Plant Cell在线发表了来自美国宾夕法尼亚州立大学Charles T Anderson课题组题为“PECTATE LYASE LIKE12 patterns the guard cell wall to coordinate turgor pressure and wall mechanics for proper stomatal function in Arabidopsis”的研究论文，该研究揭示了果胶裂解酶基因PECTATE LYASE LIKE12 (PLL12) 、的表达是拟南芥正常气孔动力学所必需的。

该研究首先表明与野生型相比，在 PLL12 功能缺陷的植物中，突变体气孔最初更封闭，两个方向的气孔运动更慢且幅度减小。然后测试了PLL12 的突变是否影响保卫细胞壁的生物力学特性。研究表明在 pll12-1 突变体中，与野生型植物相比，保卫细胞膨胀压力更低，无论是在黑暗中的稳态条件下还是在光下气孔开放期间。因此，该结果说明了植物需要 PLL12 在保卫细胞中建立正常的膨胀和壁力学，以确保快速的气孔响应。

之后，该研究发现在 pll12-1 突变体中，使用识别去甲基酯化的同型半乳糖醛酸（PLL12 底物）的抗体进行更高水平的标记。结果显示果胶交联的增加可能有助于保卫细胞中更高的壁模量和 pll12-1 突变体中气孔运动的减少。PLL12 的缺乏也影响植物生长和细胞增殖，其中pll12-1突变体发育不良，表皮中的保卫细胞比野生型小，导致气孔密度增加，但气孔指数正常。PLL12kd 植物也具有较小的叶玫瑰花结，但表皮细胞大小或气孔密度没有变化，表明 pll12-1 敲除中表皮细胞大小的改变可能是由非气孔细胞中的 PLL12 功能引起的。

综上所说，对于快速气孔运动，保卫细胞壁需要适应细胞体积和膨胀压力的快速变化。在拟南芥中PLL12 对果胶的裂解有助于获得保卫细胞所需的灵活但又具有坚固的细胞壁，以驱动有效的气孔打开和关闭。

论文链接：

https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koab161/6295687?redirectedFrom=fulltext

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