2024年12月5日，深圳大学生命与海洋科学学院高轶群教授课题组与中国科学院分子植物科学卓越创新中心晁代印研究院团队共同应邀在国际植物学权威期刊Nature Plants发表题为“Exploring the function of plant root diffusion barriers in sealing and shielding for environmental adaptation”的长篇综述论文。

植物依靠根系固着在土壤中，根系是植物获取水分和矿质元素的最主要器官，也是植物适应复杂环境的重要节点。根系在适应环境的漫长过程中演化出了多种机制以实现对水分和养分的高效利用和精准调控，其中一项关键的结构创新是扩散屏障的出现，主要包括凯氏带（Casparian strip）以及木栓质片层(Suberin lamellae)。在全球气候变化的背景下，扩散屏障作为植物应对环境胁迫的关键结构，展现出愈加重要的生理功能，也受到越来越多的关注。

在该论文中，作者首先系统总结了植物扩散屏障发育领域的最新研究进展，详细阐述了凯氏带和木栓质片层发育的生化与分子机制。结合作者的最新研究成果，论文强调了木质素的精准沉积和膜-壁间的紧密粘连是形成功能性凯氏带的必要条件，更新了凯氏带的传统定义。其次，论文讨论了扩散屏障在植物水分、养分调控和适应环境胁迫中的关键功能。最后，论文还针对当前扩散屏障研究中遇到的瓶颈及其解决方案进行了讨论，并提出了该领域未来研究的新问题与新机遇。

高轶群教授围绕于探究植物扩散屏障发育的分子机制，特别是在木质素聚合与凯氏带建成方面取得突破性进展（Science,2023,DOI:10.1126/science.adi5032）。未来将致力于探究植物能量与养分的高效利用。

高轶群教授与中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士苏语为本论文的共同第一作者。中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员晁代印为论文的通讯作者。该研究得到英国皇家学会牛顿国际基金项目，英国皇家学会牛顿基金高级学者项目，国家自然科学基金项目、中国科学院先导科技专项，国家重点研发计划以及中国科学院青年创新促进会等项目资助。

内皮层扩散屏障精准调控根中水分和养分的运输

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-024-01842-5