PNAS：植物通过细胞自噬来调控保卫细胞内活性氧的稳态,进而控制气孔的开放学术资讯

来源：植物科学最前沿

叶片表皮上的保卫细胞围绕着可调节的气孔，控制植物与大气之间的气体交换，使植物可以吸收CO2用于光合作用，根系通过蒸腾作用吸收养分。植物的保卫细胞可以感知并整合多种内源信号和环境信号，如光，水，激素和二氧化碳浓度等，从而优化气孔孔径，促进植物在不同环境条件下的生长和存活。活性氧(ROS)在脱落酸(ABA)信号中起重要的第二信使的作用，它可以通过抑制植物气孔开放，促进气孔闭合来应答不同的环境胁迫。但过高的活性氧水平对植物细胞具有毒害作用，为了有效地作为第二信使并避免其毒性，需要将细胞内ROS的基础浓度维持在较低水平，然而保卫细胞如何维持细胞内ROS基础水平仍不清楚。

2019 年 9 月4 日，PNAS杂志在线发表了山口大学题为 " Autophagy controls reactive oxygen species homeostasis in guard cells that is essential for stomatal opening" 的研究论文。

在本研究中，分离并鉴定了拟南芥细胞自噬相关的(atg)突变体，并发现在光照和低二氧化碳的环境下该突变体气孔开放会受到影响。研究发现自噬缺陷突变体的保卫细胞中积累了高水平的活性氧,但外源抗氧化剂如抗坏血酸和谷胱甘肽的应用可以降低atg突变体保卫细胞的ROS水平，恢复气孔的开放。此外自噬缺陷突变体在保卫细胞中聚集了高水平的过氧化物酶体, ROS是通过叶绿体和过氧化物酶体的正常能量代谢过程产生。研究表明,细胞自噬通过选择性消除保卫细胞中的过氧化物酶体来控制活性氧的稳态, 进而控制气孔的开放。本研究为保卫细胞内ROS稳态调控机制和植物过氧化物酶体特殊细胞自噬即过氧化物酶体吞噬的生理意义提供了见解。

Fig1. 活性氧在atg突变体保卫细胞中的积累,以及抗氧化剂对活性氧水平的调控

Fig2.自噬缺陷导致保护细胞过氧化物酶体数量增加和H2O2积累

原文连接：

https://www.pnas.org/content/pnas/early/2019/09/03/1910886116.full.pdf

来源：frontiersin 植物科学最前沿

原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247492881&idx=3&sn=a0daba487bc9b5b596345b5be21c0c53&chksm=e8bd970fdfca1e197d8ff3ddeb089331895ddc498d7ec4ff3a5f78e7b1ad5cc56cdd4b056c0a&scene=27#wechat_redirect

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