Abstract

越来越多的证据表明，硫化氢 (H
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S) 作为一种新型气体信号分子，可以通过诱导气孔关闭来增强植物的抗旱性，与此同时也会提高光合效率，这一矛盾现象背后的机制尚不清楚。本研究从气孔因素和非气孔因素两个方面探讨了H
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S信号响应干旱胁迫的平衡调控机制。结果表明，外源H
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S可以增加光合色素的积累，减轻干旱胁迫对叶片的伤害，同时生理浓度的H
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S在转录水平上调控核酮糖1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (BrRuBisCO) 的表达和活性，究其原因可能是通过H
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S对其大亚基BrRBCL进行硫巯基化修饰实现的。最后，利用非损伤微测技术 (NMT) 检测了保卫细胞中Cl
−
、K
+
和H
+
的离子流速，结果表明，H
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S信号显著诱导Cl
−
和H
+
的跨膜外流，抑制K
+
内流，从而导致气孔关闭，明确了Cl
−
通道是H
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S调控大白菜气孔运动的主要靶标。综上所述，H
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S信号不仅可以激活位于保卫细胞膜上的离子通道蛋白诱导气孔关闭，还可以调控非气孔因子RuBisCO的转录表达和活性，提高叶片的光合效率。因此，干旱胁迫下H
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S信号通路对气孔因素和非气孔因素的调控之间存在一种有益的平衡，需进一步了解，以便在实际应用中提高作物产量。