8月25日，山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，植物發(fā)育與環(huán)境適應(yīng)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室白明義教授團(tuán)隊(duì)在植物能量感受器SnRK1的功能研究方面取得重要進(jìn)展。相關(guān)研究結(jié)果以“KIN10 Promotes Stomatal Development through Stabilization of the SPEECHLESS Transcription Factor”為題發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Communications。生命科學(xué)學(xué)院助理研究員韓超博士為該論文的第一作者，浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄧志平研究員，新加坡國(guó)立大學(xué)On Sun Lau教授以及比利時(shí)根特大學(xué)-弗蘭德斯生物技術(shù)研究中心的Geert De Jaeger教授參與了該工作，山東大學(xué)的白明義教授為該論文的唯一通訊作者。

植物SnRK1蛋白激酶與酵母SNF1以及哺乳動(dòng)物AMPK在結(jié)構(gòu)具有較高的同源性，并且功能非常保守，作為能量感受器參與環(huán)境和細(xì)胞脅迫響應(yīng)。植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，其體內(nèi)碳水化合物往往隨著發(fā)育狀態(tài)和環(huán)境的變化而變化。植物通過(guò)感應(yīng)碳水化合物的變化，調(diào)控SnRK1的激酶活性，同時(shí)SnRK1蛋白激酶能控制下游與能量相關(guān)的關(guān)鍵代謝酶類(lèi)的酶活，反饋調(diào)控植物碳水化合物水平，來(lái)進(jìn)一步調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和適應(yīng)周?chē)h(huán)境。但SnRK1如何響應(yīng)外界環(huán)境刺激和激素信號(hào)，以及激活的SnRK1如何調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育和能量穩(wěn)態(tài)，目前都還不清楚。

該研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥在弱光，短日照和液體培養(yǎng)等條件下，氣孔發(fā)育被顯著抑制，此時(shí)外源施加的糖類(lèi)可以有效促進(jìn)植物氣孔發(fā)生。在這些條件下植物能量感受器SnRK1復(fù)合體的催化亞基KIN10突變體kin10造成氣孔指數(shù)降低，而KIN10的過(guò)表達(dá)材料KIN10-Ox表現(xiàn)為氣孔指數(shù)升高。

進(jìn)一步研究表明，外源施加蔗糖可以促進(jìn)KIN10蛋白質(zhì)的翻譯。同時(shí)，KIN10蛋白質(zhì)具有在擬南芥表皮氣孔發(fā)育進(jìn)程細(xì)胞中特異的核定位現(xiàn)象，并且與氣孔發(fā)育核心轉(zhuǎn)錄因子SPEECHLESS（SPCH）相互作用，磷酸化SPCH提高SPCH的蛋白穩(wěn)定性，進(jìn)而促進(jìn)氣孔發(fā)育。

綜上，該研究結(jié)果揭示了植物能量感受器SnRK1在逆境條件下調(diào)控植物氣孔發(fā)育的分子機(jī)制，為解析植物通過(guò)感受植物體內(nèi)的能量變化調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)植物的環(huán)境適應(yīng)性提供了新的見(jiàn)解。

山東大學(xué)白明義教授課題組常年研究植物激素油菜素內(nèi)脂調(diào)控植物適應(yīng)性的分子機(jī)理研究，近期取得系列研究進(jìn)展包括：油菜素內(nèi)脂調(diào)控植物幼苗出土（Tian et al.，2018，Nature Communications;Wang et al.，2020，Plant Cell）;油菜素內(nèi)脂調(diào)控氣孔中碳水化合物代謝調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)（Li et al.，2020，Plant Cell）。

本研究論文是該課題組研究油菜素內(nèi)脂調(diào)控植物葉片碳水化合物代謝進(jìn)而調(diào)控氣孔發(fā)育的一部分。該工作的完成為解析油菜素內(nèi)脂通過(guò)調(diào)控植物碳水化合物代謝調(diào)控氣孔運(yùn)動(dòng)和發(fā)育來(lái)調(diào)控植物光合作用和環(huán)境適應(yīng)性奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金，山東省自然科學(xué)基金和山東大學(xué)青年學(xué)者未來(lái)計(jì)劃和青年交叉創(chuàng)新群體項(xiàng)目的資助。