近日，实验室李成浩教授研究组杨静莉教授作为通讯作者在Plant, Cell & Environment（中科院一区TOP期刊，IF5=8.1）发表题为“PuCBL9-PuCIPK11 Modulates Stomatal Microfilament Reorganisation in a Phosphorylation-Dependent Manner to Enhance Drought Tolerance in Poplar”的研究论文。研究揭示了大青杨（Populus ussuriensis Kom.）激酶 PuCIPK11 能够响应干旱及 ABA 信号，通过与钙传感器 PuCBL9 互作形成分子模块，精准调控气孔微丝重排，进而显著提升植物抗旱性的新机制。该研究不仅解析了气孔骨架动态的磷酸化调控网络，也为杨树抗旱分子育种提供了关键靶点。
在全球变暖导致干旱频发的背景下，林木如何感知水分并精准调控气孔以适应逆境，是森林生物学与生态修复的关键科学问题。解析林木抗旱与气孔调控的分子机制，对选育高抗逆树种、提升造林成活率具有重要意义。气孔运动机理的研究一直是学界关注的焦点。近年来，气孔调控网络中的关键信号节点不断被发掘和鉴定，这些元件通过亚细胞定位迁移、蛋白翻译后修饰、胞内氧化还原内稳态变化、离子通道开闭以及基因转录调控等多个层面，在特定生境和环境因子持续波动条件下实现对植物气孔进行精准调控。气孔运动的核心驱动力来自于保卫细胞内微丝骨架和微管骨架的动态重构。尽管已有大量证据表明微丝骨架是气孔调控网络的重要节点，但其分子调控机制仍有待进一步深入研究。
该研究首次揭示了CBL-CIPK信号模块在木本植物气孔运动与细胞骨架重排中的调控功能，拓展了钙信号系统在林木抗逆生理领域的分子机制认知。所发现的PuCBL9-PuCIPK11调控模块通过在Ser201位点发生磷酸化修饰，精准介导了干旱及ABA诱导的微丝骨架解聚与气孔关闭，完善了杨树应对水分胁迫的胞内信号传导网络，为解析木本植物特异性的气孔调控逻辑提供了新视角。在育种应用层面，该模块及其关键磷酸化位点可作为分子育种的精准靶点，通过调节干旱胁迫下气孔的运动显著提升杨树的抗旱性和水分利用效率，为培育高抗逆性林木新品种提供了重要的基因资源。
PuCBL9-PuCIPK11 模块通过调节气孔微丝解聚并促进气孔关闭模式图
东北林业大学林学院博士研究生李晶晶为第一作者。东北林业大学林学院（林木遗传育种全国重点实验室）杨静莉教授为本文的通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70590