动态气孔计

人们面对病毒入侵，会通过佩戴口罩进行有效抵御。同样，植物也会通过调节气孔的开放和关闭来抵抗病原入侵。气孔关闭可减少水分流失并限制病原体进入，然而长时间关闭气孔，会导致植物光合作用以及蒸腾作用的减弱，水分的过度积累甚至会促进植物体内病原体的定殖。所以，植物其实也是需要在合适的时间“摘掉口罩”。那么，植物是如何动态调节气孔关闭和开放的？其背后的分子机理仍不清楚。今年5月，美国德州农工大学何平教授、单立波教授与山东建筑大学侯书国教授在Nature主刊合作发表了相关研究，发现了一类新的调控免疫和水分流失的分泌小肽SCREWs，阐明了SCREWs参与植物重新打开气孔的分子机制。这也是山东建筑大学首篇Nature主刊文章。植物基因里编码数以千计的小肽，而其中多数小肽的功能仍是未知的。一些小肽是植物免疫的细胞因子，被驻扎在细胞表面的受体激酶所感知。作者首先分析了拟南芥小肽合成基因的转录组学，发现受细菌鞭毛蛋白刺激时，一些小肽的合成会明显提高，并且这些小肽具有保守的C端（图1）。用这些小肽处理种苗后，发现小肽诱导激活了MAPKs（mitogen-activated protein kinases），及包括WRKY30，WRKY333，WRKY353和FRK1在内的多种PTI（pattern-triggered immunity）标志物的表达，并且证明了C端保守的两个半胱氨酸（CC）对诱导免疫反应十分重要。体内实验发现这些小肽直接决定了拟南芥是否易感染Pst DC3000（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000）。由此作者鉴定这些小肽为一类新的植物细胞因子，被命名为SCREWs（SMALL PHYTOCYTOKINES REGULATING DEFENSE AND WATER LOSS）。图1 细胞因子SCREWs的序列比对作者的下一步是找到SCREWs的受体。受体激酶，特别是LRR-RKs（leucine-rich repeat receptor kinases）是很多内源肽的受体。作者筛选了拟南芥的受体激酶，发现NUT（AT5G25930）介导了SCREWs诱导的免疫反应。为了确定NUT是不是SCREWs的直接受体，作者使用Biacore T200，通过把NUT胞外域固定在CM5芯片上，SCREWs作为分析物流过芯片，检测得到SCREW1与NUT的亲和力达到12.95μM，SCREW2与NUT的亲和力达到6.23μM（图2）。图2 Biacore鉴定SCREWs的受体NUT（pH 7.5）为了更加接近体内的环境，作者同样使用Biacore方法检测了pH5.7条件下SCREWs与NUT的亲和力，发现在非原质体的pH条件下，SCREWs与NUT的亲和力基本一致（图3）。图3 Biacore检测非原质体酸碱条件（pH 5.7）下SCREWs与NUT亲和力前面提到，SCERWs羧基端的保守半胱氨酸对诱导免疫十分重要，这里作者同样用Biacore做了体外实验的验证，结果发现保守区域半胱氨酸的突变会使SCREWs与NUT的亲和力显著降低（图4）。由此，藉由Biacore完整、可靠的实验结果，作者确定了NUT就是SCREWs的受体。图4 关键氨基酸的突变使SCREWs与NUT的亲和力显著降低很多LRR-PKs的受体都是BAK1和相关的SERKs，利用免疫沉淀实验发现SCREW会刺激NUT-BAK1复合物的产生后，作者同样使用Biacore检测SCREW2-NUT-BAK1三元的结合（图5）。同样把NUT胞外域固定在CM5芯片上，分析物则设置固定浓度的BAK1预混多浓度的SCREW2，并且检测NUT与单独BAK1的结合试验作为对照。结果发现，BAK1的存在显著提高了NUT和SCREW2的亲和力，达到了0.38μM。图5 Biacore检测SCREW2-NUT-BAK1三组分的结合除了调控免疫，作者还发现SCREW-NUT可以调控植物的水分流失。植物缺水时，ABA会促进气孔的关闭，调控植物的水分利用和耐旱性。作者发现，SCREW-NUT通过调控ABI（ABA INSENSITIVE）的磷酸化，导致ABI磷酸酶对OST1（OPEN STOMATA 1，一种介导ABA和MAMP诱导的气孔关闭的关键激酶）的活性增加，降低S型阴离子通道的活性，最终抑制气孔关闭。总结图6 文章整体研究思路综上所述，团队首次发现了植物应对病原体侵染或水分缺失时，会通过SCREWs-NUT来控制气孔的重新开放。SCREW-NUT系统广泛分布于双子叶和单子叶植物中，说明本研究在优化植物对非生物和生物胁迫的适应性方面有重要作用。Biacore作为分子互作的金标准，轻松应对信号通路的二元，三元体系研究，在研究植物生长发育和抗逆的信号通路，转录调控等方面，深受广大农业和植物科学家的信赖。Biacore可靠的实验数据，加上科学家创新又严谨的研究思路，定会加速我国科学家们在农业和植物领域的科研进展，巩固我们在此领域的领军地位。Biacore，for a better life参考文章：Liu, Z., Hou, S., Rodrigues, O. et al. Phytocytokine signalling reopens stomata in plant immunity and water loss. Nature 605, 332–339 (2022).

强制对流干燥箱（烘箱）是一种常用的仪器设备，主要用来干燥样品，也可以提供实验所需的温度环境.干燥箱应用与化工，电子，铸造，汽车，食品，机械等各个行业.强制对流干燥箱工作原理：强制对流干燥箱内除了加热管路外，还增加了风机，作用是使干燥箱内的空气水平或垂直对流循环，不断循环加热的同时也使箱内温度更加均匀。强制对流干燥箱上都有通气孔腔体内的热空气可对潮湿的试样物品加热，水分也会因加热变成水蒸气混入热风中。风机在不影响工作室内温度的情况下，从独特设计的进风风道中不断的吸入一部分箱外新鲜空气进入箱内加热循环，箱内吸入一定体积的外部气体的同时，会有相同体积带有水蒸气的废气从排气孔中排出箱外。箱内外的空气交换量(或排废气速率)可通过改变出气孔的大小来调节。通过室内外空气的不断交换，水分也被带出箱外，从而达到干燥的目的。

2020年，LI-COR公司开发出LI-600荧光-气孔测量仪，凭借其准确的数据，高效的测量能力，迅速得到了学术界的广泛认可。然而，LI-600并不适用于针叶测量。为此LI-COR潜心钻研，于今年正式发布了LI-600N针叶/狭叶荧光-气孔测量仪。下面，咱们就一起来了解一下吧！LI-600N 针叶/狭叶荧光-气孔测量仪“嗖的一下，测量完毕”5-15s测量针叶或狭叶的气孔导度和叶绿素荧光参数。最适合大样本调查，不改变环境条件：如光照、气温、CO2浓度、VPD等。“Perfect method results to accurate data ”开路差分式测量原理（详见下文）。“你设标准，我采数据”仪器会根据用户预先设置的稳定性标准智能Log数据。“单手持握，一键采集”全机仅重1.46斤，仅需点击一个按键，就可以完成对叶片蒸腾速率、气孔导度、叶绿素荧光参数的同步测量。开路差分式测量针叶/狭叶气孔导度首先，LI-600N测量进出样品腔室的空气流速和水汽浓度来量化叶片蒸腾速率E。之后，根据蒸腾速率E和叶片内外的水汽浓度梯度，计算叶片对水汽的总导度gtw。最后，将总导度 gtw中的叶片边界层导度gbw扣除，得到叶片的气孔导度gsw。“针叶气孔导度低，不好测？” 直接上数据！图1. 温室生长的4株不同落叶松（Pinus taeda）苗木；光合有效辐射150-200 µ mol m-2 s-1 ；两种水分处理：充分灌溉（WW）和水分胁迫（WS）；n=4。图2. 使用LI-600N，在晴天测得的Pinus mugo针叶的气孔导度（gsw）和PSII的量子产率（PhiPS2），n=3。图3. 在光强为670 µ mol m-2 s-1时，对温室生长的Buffalograss（Bouteloua dactyloides）单叶进行的Multiphase Flash&trade (MPF) 测量。LI-600N，让我们有能力更准确、快速的评估针叶/狭叶的气孔导度！