植物通过可调节的气孔(气孔)控制水分消耗，气孔由一对保卫细胞形成。当有充足的水分供应和足够的光照，植物就会打开气孔，通过光合作用固定二氧化碳。然而，在和缺水的情况下，植物会关闭气孔。

保卫细胞中的 SLAC/SLAH 型阴离子通道对于气孔的调节至关重要。德国巴伐利亚州维尔茨堡朱利叶斯马克西米利安大学 (JMU) 的生物物理学家 Rainer Hedrich 教授的研究小组证实了这一点。

阴离子通道由钙信号激活，而钙信号又由环境刺激引起，例如缺水和营养、土壤盐碱化或病原体侵染。这些钙信号根据刺激以不同的形式出现。因此，科学家也将它们称为钙信号。一种经常出现的信号是所谓的钙瞬变，即细胞中钙浓度的快速、暂时增加。

钙瞬变遵循全有或全无定律

钙瞬变中蕴含着多少信息?为了回答这个问题，Hedrich 的团队现在使用光遗传学方法对配备了光激活钙通道的新型模型植物进行研究：光脉冲可用于在这些植物的保卫细胞中产生钙信号并分析细胞反应。

这篇论文的第一作者黄说：“我们非常惊讶， 0.1 秒、1 秒和 10 秒持续时间的光脉冲产生了几乎相同的钙瞬变。”在保卫细胞中，光刺激后 30 秒内钙浓度增加，但在接下来的 30 秒后又下降。

“我们假设这种全有或全无现象的发生是因为从外部流入的钙量会从细胞内部的储存中释放出更多的钙，从而最大程度地放大信号，”Hedrich 解释道。维尔茨堡植物科学家是正确的：当他们抑制细胞内质网中的钙储存时，钙瞬变和随后的反应就无法实现。