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平衡压力:植物细胞如何保护液泡

本站发布时间:2025-02-26 00:00:56

植物在干燥时会下垂并脱落叶子,但只要一滴水,它们的茎就会恢复力量,叶子就会展开。这种戏剧性的转变是一个明确的信号,让我们去拿水罐——它展示了细胞水平的微妙平衡,这是植物刚性的核心

植物的结构支撑取决于两个元素之间的独特平衡:强壮、灵活的细胞壁提供结构支撑,而液泡,一个充满水的大细胞室,就像一个水气球,压在细胞壁上。液泡内外之间微妙的压力平衡为植物提供了力量、灵活性和直立生长的能力,而不会在自身重量下坍塌

当细胞壁受损时,这种平衡可能会被打破,导致高压液泡破裂并释放其内容物,从而导致细胞死亡。虽然确保细胞壁快速修复的机制得到了很好的研究,但我们对液泡在压力突然变化时如何防止破裂知之甚少

为了解决这个问题,Dagdas团队对多形Marchantia和拟南芥进行了遗传和功能分析。该团队确定了一种保守的质量控制机制,通过该机制,细胞壁损伤触发分子ATG8与液泡膜的结合,这一过程被称为ATG8ylation

研究结果发表在《自然植物》杂志上

研究小组表明,ATG8通常位于介导自噬的小细胞囊泡中,在细胞壁破裂后迅速重新定位到液泡膜上

重要的是,研究小组表明,所述途径的任何改变都会阻止ATG8重新定位到液泡膜,导致液泡破裂和细胞死亡

该团队旨在进一步研究植物细胞如何感知细胞壁的损伤,以及ATG8结合如何保护液泡的完整性

“解开这一过程对于理解植物细胞如何保护自己免受病原体和环境损伤等外部干扰至关重要,”该研究的共同第一作者、Yasin Dagdas实验室的博士后Jose Julián说

“我们将测试ATG8是否有助于液泡膜拉伸,使其能够适应压差,或者相反,ATG8是否帮助隔离和去除膜的受损部分。”

More information: ATG8ylation of vacuolar membrane protects plants against cell wall damage, Nature Plants (2025). DOI: 10.1038/s41477-025-01907-z

Journal information: Nature Plants

Provided by Gregor Mendel Institute of Molecular Plant Biology

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