西北农林科技大学陈少林团队揭示气体信号分子硫化氢促进苜蓿下胚轴伸长的新机制

近日，Journal of Experimental Botany在线发表了西北农林科技大学旱区生物质能研究中心、生命科学学院陈少林团队题为Hydrogen Sulfide Promotes Hypocotyl Elongation via Increasing Cellulose Content and Changing Cellulose Fibrils Arrangement in Alfalfa 的研究论文。该研究解析了气体信号分子硫化氢新的功能：通过增加细胞壁纤维素含量和改变原纤维束排列促进苜蓿下胚轴伸长。

已有的研究表明硫化氢（H2S）在植物生长发育和胁迫响应中具有重要作用，但目前关于硫化氢对植物细胞壁生长的影响却知之甚少。该研究发现，NaHS处理增加了苜蓿下胚轴表皮细胞的长度。转录组分析发现，NaHS处理引起大量细胞壁相关基因的差异表达。这些差异表达的基因（DEG）与纤维素、半纤维素的生物合成以及果胶的降解有关。细胞壁组分分析发现，NaHS处理可增加纤维素和半纤维素的含量，但降低果胶的含量。

该研究进一步利用原子力显微镜（AFM）观察纤维素微纤维，发现NaHS处理使纤维素原纤维的直径减小，原纤维束的排列改变，原纤维束的间距增加。纤维素合酶复合体（cellulose synthase complexes, CSC）动力学与纤维素合成密切相关，该研究发现NaHS处理可以提高CSC的移动速率。

因此，这些结果表明，硫化氢信号通过调节纤维素原纤维的沉积并降低果胶含量来增强细胞壁的可塑性。纤维素和半纤维素含量的增加导致细胞壁膨胀和细胞伸长。