南湖新闻网讯（通讯员 刘彤）气孔作为植物与大气之间气体与水分交换的媒介，在光合作用和蒸腾作用中起着关键作用。植物通过调控气孔发育，包括气孔的大小、数量和分布，来应对环境的变化。在植物生长发育过程中，硫化氢（H2S）作为气体信号分子起非常重要的调控作用。此外，内源H2S通过植物硫代谢途径中O-乙酰丝氨酸（硫醇）裂解酶（OAS-TL）催化半胱氨酸（Cys）合成，而Cys通过代谢合成谷胱甘肽（GSH）、乙烯等调控植物的生长发育。然而，H2S和Cys是否参与气孔发育的调控目前还知之甚少，且其中的调控机制也不清楚。

近日，华中农业大学生命科学技术学院、湖北洪山实验室薛绍武课题组在国际权威期刊Cell Reports在线发表了题为“Hydrogen sulfide persulfidates OAS-A1 to balance cysteine levels in regulating Arabidopsis stomatal development”的研究论文，揭示了H₂S介导OAS-A1的巯基化，催化合成足够的Cys维持GSH-H₂O₂稳态并稳定气孔发育。

该研究通过筛选OAS-TL家族的T-DNA插入突变体，鉴定出oas-a1突变体，气孔密度显著增加，并伴有离体叶片失水速率显著增加，植株抗旱性显著降低的表型。进一步的Cys含量检测及外源Cys处理表明，OAS-A1通过催化合成Cys调控气孔发育。此外，研究人员发现，H2S介导的巯基化可以修饰OAS-A1并提高其酶活性。外源处理H2S清除剂亚牛磺酸（HT）及突变OAS-A1的巯基化位点Cys28及Cys42，能显著降低H₂S介导的巯基化作用、OAS-TL酶活及内源Cys含量；植物气孔密度显著增加，抗旱性显著降低。这些结果表明，OAS-A1的Cys28和Cys42位点的巯基化，能够促进其酶活性和Cys的合成，从而调控拟南芥正常的气孔发育及抗旱性。进一步的机制解析表明，H2S巯基化OAS-A1催化合成的Cys，可以通过进一步代谢为GSH平衡体内活性氧（ROS）及过氧化氢（H2O₂）水平，从而稳定气孔正常发育。

H₂S通过巯基化OAS-A1平衡半胱氨酸水平进而调控气孔发育

综上所述，该研究表明，OAS-A1通过催化Cys合成维持H₂O₂和GSH稳态来调节气孔发育，H₂S介导的巯基化作用在这一过程中起到提供OAS-A1活性的作用。这一发现阐明了H2S及Cys调控气孔发育的新机制，不仅扩宽了我们对植物气孔发育调控网络的理解，也为未来通过分子设计提升作物抗旱性提供了重要的理论基础。

华中农业大学生命科学技术学院、湖北洪山实验室博士后刘彤和博士研究生张志威为共同第一作者，已毕业硕士生陈浩和在读博士生骆升为参与作者，薛绍武教授为通讯作者。华中农业大学的胡红红教授也参与了该研究。生命科学技术学院生物学国家级实验教学示范中心彭婷博士对实验和论文的写作给与了帮助。该研究得到国家自然科学基金委资助和华中农业大学逆境生物学团队的支持。

近年来薛绍武课题组在植物H₂S信号方向取得了系列进展。H₂S通过巯基化修饰保卫细胞内向钾通道从而抑制钾内流（JIPB, 2025; https://doi.org/10.1111/jipb.13851）。H₂S可以缓减植物低磷抑制的根生长（Plant Cell Environ, 2024; https://doi.org/10.1111/pce.15110）。

英文摘要：

Plants regulate photosynthesis and transpiration primarily by adjusting the stomatal aperture and density to adapt to environmental changes. O-acetylserine(thiol)lyase (OAS-TL) maintains a balance between cysteine (Cys) and sulfide metabolism. Here, we report that OAS-TL plays a critical role in stomatal development in Arabidopsis thaliana. Mutations in the OAS-TL family member gene OAS-A1 reduce Cys synthesis, leading to increased stomatal density and reduced plant drought tolerance. Moreover, H₂S enhances the enzymatic activity of OAS-A1 by persulfidating the Cys28 and Cys42 residues in vitro and in vivo, thereby promoting the catalytic synthesis of Cys directly and glutathione (GSH) indirectly. Deletion of Cys28 and Cys42 in OAS-A1 leads to reduced GSH levels and elevates hydrogen peroxide (H₂O₂) accumulation, consequently increasing stomatal density. Together, our data demonstrate that OAS-A1 affects H₂O₂ and GSH levels by catalyzing Cys synthesis to regulate stomatal development, highlighting the role of H₂S-triggered persulfidation on OAS-A1 activity during this process.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116879

审核：薛绍武