［本站讯］6月14日，山东大学生命科学学院白明义/韩超团队在Nature Communications发表了题为“Hydrogen peroxide is required for light-induced stomatal opening across different plant species”的研究论文，揭示了在正常生长条件下，植物保卫细胞特异积累的过氧化氢对气孔见光开放起着关键调控作用，并证实这一现象在多种维管植物中保守存在。山东大学生命科学学院博士后石稳为该论文第一作者，韩超副教授为通讯作者，白明义教授全程指导本研究工作。山东大学为第一作者单位和唯一通讯作者单位。

气孔是植物进行气体交换的主要通道，对于植物适应陆地环境起着至关重要的作用。从水生环境到陆地环境的演变中，植物必须适应高浓度的氧气环境。在这一过程中，一种相对稳定的活性氧分子，过氧化氢（H2O2）发挥了关键作用。尽管人们普遍认识到H2O2在植物遭遇逆境时会促进气孔关闭，但其在正常生理状态下对气孔功能的影响仍有待深入探究。

白明义/韩超团队先前的研究工作显示，在正常生长条件下，H2O2在植物表皮细胞气孔拟分生组织细胞和保卫细胞中特异富集，并能通过促进植物能量调节因子SnRK1复合体催化亚基KIN10的细胞核定位来促进气孔发育。为进一步阐明H2O2在保卫细胞中特异富集的生物学意义，团队首先通过试剂处理以及遗传干扰清除保卫细胞中的H2O2。结果显示在清除H2O2后，植物气孔见光后不能正常开放。进一步研究显示kin10的突变体能够抑制过氧化氢酶cat2突变体气孔开度较大的表型，并显著抑制保卫细胞中的淀粉降解。H2O2一方面促进KIN10蛋白在保卫细胞中特异进入细胞核，与转录因子 bZIP30相互作用并使其磷酸化，促进bZIP30与油菜素甾醇信号转导核心转录因子BZR1形成复合体；另一方面，H2O2还诱导BZR1发生氧化修饰，促进BZR1与bZIP30形成复合体，进而诱导α-淀粉酶3（AMY3）和β-淀粉酶1（BAM1）表达，从而促进保卫细胞的淀粉降解和气孔开放。

团队进一步研究发现，在正常生长条件下，植物保卫细胞特异积累的H2O2促进气孔开放的现象，在单子叶植物小麦，蕨类植物田字萍和石松植物黑顶卷柏都保守存在。同时，BZR1氧化修饰位点和KIN10依赖的bZIP30磷酸化位点从苔藓植物到被子植物中都非常保守。以上结果表明H2O2在气孔拟分生组织细胞和保卫细胞中的特异富集，在植物进化过程中扮演着保守且至关重要的角色。它不仅能通过KIN10-SPCH模块促进气孔形成，还能通过KIN10-bZIP30-BZR1分子模块促进植物气孔在光照下的开放。该研究为更深入地探讨植物在演化过程中气孔的发育与运动机制提供了新的视角和思路。

南京师范大学钟伯坚教授对该论文植物分子进化研究给予重要建议。武汉植物园江红生副研究员和西双版纳植物园申健勇高级工程师为该研究提供黑顶卷柏和田字萍等植物材料。山东大学樊敏副教授，山东师范大学李金鸽博士参与了该项工作。该研究得到国家自然科学基金、山东省良种工程、山东省泰山学者青年专家建设经费和山东大学青年交叉创新群体项目的支持。