氣孔作為植物所特有的器官，在控制植物水分蒸騰、CO2/O2的交換和逆境響應(yīng)等方面均發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。ABA可以誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉以減少干旱環(huán)境下植物的水分散失，進(jìn)而增強(qiáng)植物的耐旱能力。在ABA誘導(dǎo)的氣孔運(yùn)動(dòng)中，ABA促進(jìn)胞質(zhì)中Ca2+含量的增加，進(jìn)而激活Ca2+感受器，調(diào)控下游鈣信號(hào)通路。類鈣調(diào)磷酸酶B亞基蛋白(CBLs)是植物體內(nèi)的鈣離子感受器之一，其可以與CBL互作蛋白激酶(CIPKs)特異性結(jié)合，形成的CBL-CIPK復(fù)合體發(fā)揮重要作用。前人的研究發(fā)現(xiàn)，CBL9-CIPK3能夠參與到ABA介導(dǎo)的種子萌發(fā)和幼苗生長的過程。CBL1/9-CIPK23對(duì)AKT1的磷酸化不僅參與對(duì)藍(lán)光誘導(dǎo)的氣孔開放的正調(diào)控，還可以負(fù)調(diào)控ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉過程。張彥/李廈課題組前期闡明了CBL2/3與CIPK9/17負(fù)調(diào)控ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉。目前雖然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了部分CBL和CIPK參與氣孔運(yùn)動(dòng)調(diào)控，然而CBL和CIPK的家族成員眾多且調(diào)控機(jī)制較為復(fù)雜，是否還有其他的CBL或CIPK參與氣孔運(yùn)動(dòng)調(diào)控，以及CBL-CIPK模塊如何調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)目前還尚不清楚。

近日，生命科學(xué)學(xué)院李廈課題組在Plant, Cell & Environment上發(fā)表題為Arabidopsis Calcineurin B-like-interacting protein kinase 8 and its functional homolog in tomato negatively regulates ABA-mediated stomatal movement and drought tolerance的研究論文，報(bào)道了擬南芥CIPK8及其番茄同源蛋白SlCIPK7負(fù)調(diào)控ABA介導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和耐旱性。

本研究中課題組發(fā)現(xiàn)CIPK8的功能缺失導(dǎo)致對(duì)ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和抗旱性增強(qiáng)，表明CIPK8在ABA介導(dǎo)的氣孔運(yùn)動(dòng)中起負(fù)調(diào)節(jié)作用。利用遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生化及分子生物學(xué)等手段進(jìn)一步證明了CBL1/9和CIPK8能夠形成復(fù)合體共同負(fù)向調(diào)控ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和干旱響應(yīng)（圖1）。

圖1. CIPK8通過CBL1和CBL9介導(dǎo)ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉

課題組進(jìn)一步研究證明了，番茄（Solanum lycopersicum）中的SlCIPK7是擬南芥CIPK8的同源蛋白，利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術(shù)以SlCIPK7基因組為靶點(diǎn)創(chuàng)制了耐旱番茄，為番茄育種提供了寶貴的種質(zhì)資源。

圖2. SlCIPK7功能缺失導(dǎo)致ABA誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉和耐旱性

博士生劉菲和已畢業(yè)博士劉琪為本文共同一作，李廈和張彥教授為通訊作者。感謝王勇教授提供了部分實(shí)驗(yàn)材料。本研究得到國家自然科學(xué)基金委面上項(xiàng)目的資助。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.14887

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