了解植物氣孔開關機制，為適應乾旱及高溫氣候提供更多對策
2025/02/12 @國際
摘要
了解植物面對乾旱及高溫時氣孔開關機制，提升植物抗逆境能力，幫助往後更多具氣候韌性作物品種開發
示意圖
在全球氣候變遷日益嚴峻的現在，極端氣候問題逐漸成為常態，不但影響自然生態系統，更威脅農作物栽培。最近由比利時法蘭德斯生物科技研究院（Vlaams Instituut voor Biotechnologie, VIB）所領導的研究團隊近年來致力於了解極端氣候對植物生產的影響，試圖從植物本身的防禦機制中尋找可提升抗逆境能力的方法。氣孔在調節植物應對與環境的反應中扮演重要關鍵角色，不僅負責調節氣體和水蒸氣的交換，為植物抵禦非生物脅迫的重要屏障，同時也是病原體的入侵點。經由研究發現植物可藉由調節葉片上的氣孔克服高溫氣候與乾旱，當面對高溫時，植物會透過打開氣孔降溫，而在乾旱時，則會關閉氣孔防止水分流失，但如果同時面對高溫及乾旱情形時，植物的反應機制則可能相互衝突，降低植物應對效率。為此研究團隊與各大專院校專家學者共同合作，深入研究整體機制。
研究人員認為，氣孔的開與關是一種快速生理反應，而經由研究發現開與關兩種反應變化需要藉由蛋白質網路之間的磷酸化反應進行，該反應具可逆性且速度更快，研究團隊深入研究磷酸化反應在氣孔開關中的作用，成功鑑定出一個新的磷酸化依賴性訊號軸，可在高溫和乾旱時調節氣孔開關。其中一種與高溫相關的蛋白質-TOT3，控制高溫時氣孔開啟，而另一種與乾旱相關的蛋白質為OST1，可藉由磷酸化使TOT3蛋白失去活性，遭遇乾旱時用以調節關閉氣孔。這種磷酸化控制機制，可作為一種開關，調節植物在高溫和乾旱時的氣孔反應。
這項發現不僅在學術上具有重要意義，更重要的是在全球氣候變遷下，理解這些機制，有機會可培育更多具氣候韌性作物，強化氣候變遷調適能力。【延伸閱讀】-極端氣候常態化!稻米、蔬果大受影響，日本農業如何因應?
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