叶表皮上的保卫细胞围绕可调气孔，控制植物与大气的气体交换，使植物吸收CO2进行光合作用，根系通过蒸腾作用吸收养分。植物保卫细胞可以感知和整合各种内源信号和环境信号，如光、水、激素和二氧化碳浓度，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)作为脱落酸(ABA)信号的第二信使，可以通过抑制植物气孔开放和促进气孔关闭来响应不同的环境胁迫。然而，过量的活性氧对植物细胞有毒性作用。为了有效地充当第二信使，避免其毒性，需要将细胞内ROS的基本浓度维持在较低水平。然而，保卫细胞如何维持细胞内活性氧的基本水平仍不清楚。
2019年9月4日，PNAS杂志发表了山口大学的标题“自体疗法控制保卫细胞中活性氧的体内平衡，这是永久开放的必要条件”/>
本研究分离并鉴定了拟南芥自噬相关(atg)突变体，发现该突变体的气孔开度在光照和低二氧化碳环境下受到影响。发现自噬缺陷突变体的保卫细胞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降低atg突变体保卫细胞的ROS水平，恢复气孔开放。此外，自噬缺陷型突变体在保卫细胞中积累高水平的过氧化物酶体，ROS由叶绿体和过氧化物酶体的正常能量代谢产生。研究表明，自噬通过选择性清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。本研究为保卫细胞活性氧稳态的调节机制和植物过氧化物酶体自噬(即过氧化物酶体吞噬作用)的生理意义提供了见解。
图1 1。atg突变体保卫细胞中活性氧的积累及抗氧化剂对活性氧水平的调节
图2 2。自噬缺陷导致保护细胞中过氧化物酶数量和H2O2积累的增加
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https://www . PNAS . org/content/PNAS/early/2019/09/03/1910886116 . full . pdf
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