西北农林科技大学（805）园艺学院设施农业生物与环境工程研究团队李建明教授/张淑辉副教授课题组揭示SlTIP2;3驱动ROS-GA信号轴触发植株可塑性形态响应的功能模型
文章导读
当你为温室里日渐萎蔫的番茄发愁时，是否曾想过植物其实有一套自己的"智能灌溉系统"？大多数种植者还在通过频繁浇水来应对高温干旱，却不知道这反而会打乱植物内在的水分调控机制。西北农大团队刚刚破解了番茄在高温下的生存密码：一个名为SlTIP2;3的蛋白竟能像调度员般精准运输过氧化氢，激活赤霉素信号通路，让植株在水分蒸发加剧时主动调整形态结构。这项发现最颠覆的在于——植物在逆境中会从防御模式切换为生长模式，而调控这个转换开关的密钥，就藏在你每天都能观察到的气孔运动规律中。
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近日，园艺学院设施农业生物与环境工程研究团队李建明教授/张淑辉副教授课题组在《The Plant Journal》在线发表题为“SlTIP2;3 mediates H2O2 transport to activate GA signaling and maintain stomatal conductance under high vapor pressure deficit”的研究论文，揭示了SlTIP2;3介导H2O2转运与GA信号级联偶联，在VPD升高时触发可塑性形态响应，从而协同提升Kplant，缓解气孔导度随VPD增加而下降的功能模型，深化了对植物响应VPD升高的机制理解。
随着全球气候变化加剧，增大的大气蒸气压差（VPD）对植物生长和分布产生了重要影响。HVPD环境下，植物面临水分蒸发加剧与碳固定的矛盾，气孔导度（gs）的降低会导致植物碳饥饿并引起细胞损伤，甚至死亡。该研究发现SlTIP2;3是响应HVPD调节Kplant和gs的关键因子，显著增加了土壤–根、根–茎和茎–叶界面的水势梯度。同时，Mantel矩阵显示，形态指标矩阵与Kplant, gs向量强相关，表明SlTIP2;3在长期形态适应过程中以提高Kplant为核心，在根、茎、叶等关键水力路径上实现定向且协同的性状重塑，从而最大化整株植物的水分动态调控与光合收益。
图2 SlTIP2;3通过正向调控Kplant缓解随VPD增加而导致的gs下降趋势
图3 SlTIP2;3介导的H2O2运输及GA信号传导机制模型
综合结果表明，SlTIP2;3驱动ROS-GA信号轴，通过浓度依赖性反馈回路调节GA生物合成，在VPD升高时触发可塑性形态响应，形成水力-光合正反馈。同时，通过多条途径抑制ABA合成与信号，植株由抗逆型转向生长扩张型，更好地解释在HVPD条件下番茄气孔调控与水分运输的耦合机制。该“SlTIP2;3-H2O2-GA”功能模型为AQPs在逆境适应中的新角色提供了直接证据，并深化了对植物响应VPD升高的机制理解。
李建明教授、张淑辉副教授为论文共同通讯作者，硕士生李波和已毕业硕士生赵晓帆为论文共同第一作者。研究得到国家自然科学基金，陕西省博士后科学基金等项目资助。研究还得到园艺学院‘园艺科学研究中心’在实验技术与样本检测方面的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.70705
编辑：王学锋
终审：刘玉峰
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这机制听着挺绕，但好像真能解释为啥番茄在干热天还能活？