揭示铵胁迫下的自噬通量调节

来源：植物生物学

铵态氮是植物吸收利用的主要氮源之一，但是过高的铵态氮浓度会对植物生长产生抑制作用，导致“铵毒综合征”。植物通常通过增强铵转运蛋白活性和铵同化作用进行适应性调节，然而，植物对铵胁迫的响应是复杂的并且会涉及到多种机制。细胞自噬是植物响应生物和非生物胁迫的关键调节机制，其可以通过降解液泡中的细胞质成分以清除受损或有毒物质并为细胞提供新的物质和能量。自噬可以分为巨自噬、微自噬以及分子伴侣介导的自噬。巨自噬通过将细胞质成分和细胞器隔离为自噬体的双膜结构，之后将自噬体的外膜与液泡膜融合，并将内膜结构以及待分解成分运输至液泡腔进行降解；相比之下，微自噬通过液泡膜内吞一部分细胞质或细胞器形成液泡内囊泡，然后被水解酶水解。尽管前人研究表明自噬对氮素缺乏下的植物氮素利用至关重要，但是目前尚不清楚自噬过程如何在植物响应铵胁迫中发挥作用。 

近日，法国Institut Jean-Pierre Bourgin的Kohki Yoshimoto和German Robert等在Plant Journal在线发表了一篇题为Ammonium stress increases micro-autophagic activity while impairingmacro-autophagic flux in Arabidopsis roots的研究论文，在拟南芥中揭示了根系遭受铵态氮胁迫下的自噬通量变化。

该研究表明，在铵毒条件下，拟南芥根细胞的巨自噬和微自噬过程受到相反的影响。通过分子、遗传和生化分析，该研究发现在铵胁迫下，巨自噬途径的早期过程未受到影响，细胞质中自噬体开始积累，但是自噬通量显著减少，表明巨自噬的后期过程受到损害。此外，该研究还表明，CCZ1-MON1复合体的表达水平与自噬通量之间存在相关性，CCZ1-MON1复合体作为液泡传递途径的关键抑制，在拟南芥的巨自噬后期事件中发挥关键作用。相比之下，该研究发现铵胁迫导致植物根细胞的液泡膜降解增加，表明类微自噬过程被诱导，并且该过程可能与VAMP711的作用有关。

Nitrogen-toxicity conditions affectautophagic flux

总之，该研究表明抑制巨自噬并诱导微自噬是拟南芥应对铵胁迫的关键生理机制，该研究强调了自噬通量的重要性并有助于进一步理解胁迫条件下的自噬调节过程。