干旱是困扰着世界各地的农业、种植业的一大难题。其中,研究植物的气孔运动是我们研究植物对干旱胁迫响应的重要途径之一。在拟南芥中,气孔是由首尾相接的一对半月形的保卫细胞包围所成,保卫细胞的膨胀和收缩主要受到植物激素ABA的调节。在干旱胁迫中,细胞膜上阴离子通道可以被ABA所激活,并且细胞膜上的钾离子通道也同时被抑制,从而影响保卫细胞的体积,从而调控气孔的运动。通常来说在干旱胁迫下也会导致植物体内活性氧（ROS）的累积,比如O2-,H2O2和HO-。虽然高浓度的活性氧会损伤植物细胞,但当活性氧的胞内浓度处于安全浓度范围内时,过氧化氢是植物细胞内许多信号通路内重要的第二信使的角色。在保卫细胞内,H2O2是一种ABA信号通路的信号分子,它能作为第二信使调节气孔的关闭以及离子的跨膜运动。目前关于ABA通路中控制H2O2累积和胞内稳态的分子机制仍然存在很大程度上的未知,本研究对在叶片中特异表达且被ABA和H2O2诱导的拟南芥基因HSL3进行了相关实验,探讨了其在ABA通路中发挥的作用。在本研究中,我们首先从遗传学的角度进行了组织及诱导表达模式的分析,明确了HSL3在拟南芥叶片的特异性表达以及能被ABA、干旱、H2O2诱导。然后,我们从宏观和微观两个维度对突变体、过表达等株系的生理性状进行了分析和确定。之后,为了进一步验证富亮氨酸受体激酶HSL3通过调节过氧化氢胞内稳态来影响气孔关闭和干旱胁迫响应,我们通过定性或定量的实验从不同的角度证明了HSL3的表达量与保卫细胞内的ROS积累（尤其是H2O2的积累）呈负相关,同时也影响了过氧化氢生成和清除相关基因的表达和过氧化氢酶的酶活性。最后,我们通过药理学的方法,用不同的阻断剂从正反两个方向对结论进行验证,确定了 HSL3通过调节过氧化氢内稳态来在ABA通路中发挥作用。通过我们的研究,HSL3被证明具有通过调节保卫细胞中H2O2水平进而调节气孔关闭的能力。在功能缺失突变体hsl3中,其对ABA处理的敏感程度相较于野生型来说显著升高,表现为其气孔的开度相对于野生型显著减小,且细胞膜表面阴离子外流程度也会显著增强,这使得突变体比野生型更能耐旱。HSL3的过表达株系则表现出完全相反的性状。另一方面,在hsl3突变体中,叶片中参与H2O2清除的基因以及过氧化氢酶的活性水平仅被ABA微弱诱导,从而允许了 H2O2在保卫细胞中积累。同样的实验也在过表达株系中得到了完全相反的结果,进一步验证了 HSL3能调节H2O2在胞内的积累,影响气孔的开度,参与调控植物对干旱胁迫的响应。HSL3通过调节过氧化氢的体内平衡来发挥作用,而过氧化氢在常温下并不稳定,可缓慢地自发分解为水和氧气,其在细胞内的含量也是长期维持在动态平衡中的状态。过氧化氢在胞内的产生和清除受到多种基因的调控,构成了一个复杂的网络。质膜上的NOX酶是ABA信号通路中过氧化氢产生的关键酶,它可以催化NAPDH和氧气产生超氧根离子,之后超氧根离子又被超氧化物歧化酶（SOD）氧化为过氧化氢。AtRbohD和AtRbohF是拟南芥NOX酶两个催化亚基的编码基因,当这两个基因在胞内被抑制时,ABA的刺激将无法提高过氧化氢的含量并且气孔将无法关闭。在NADPH缺失突变体中,ABA所促进的H2O2的累积和气孔的关闭都受到了阻碍,并最终导致了突变体植物对于干旱的过度敏感体质。在H2O2的清除方面,过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化物酶等皆具备一定的H2O2清除能力。关于这方面的研究也在不断深入,目前已有报导指出水稻的DST蛋白能通过调节过氧化物酶的生成来影响气孔的开合。然而总体来说目前对于基因通过调节过氧化氢浓度来影响气孔的开合的机制仍然存在许多未解之谜,相关的工作还有待继续推进。本课题的意义在于,通过我们的研究,HSL3被证明具有通过调节保卫细胞中H2O2水平来调控气孔开度的能力,继而影响了植物对干旱胁迫的耐受性。