過氧化氫系統信號時空及穩態調節機制研究獲進展

　　近日，華南農業大學光合作用與植物逆境生物學研究中心研究員彭新湘團隊展示了一種新的過氧化氫系統信號時空及穩態調節機制，并為光呼吸過氧化氫信號在植物環境防御/適應中的功能提供新認知。相關成果在線發表于The Plant Journal。

　　傳統觀點認為，在植物逆境響應機制方面，過氧化氫信號受到其產生與清除系統的協同調節，但對其產生機制及生理功能至今尚未完全清楚。C3植物中約70%的過氧化氫來源于光呼吸途徑中乙醇酸氧化酶（GLO）的催化反應，彭新湘團隊的前期研究發現GLO與CAT（過氧化氫酶）存在可逆的互作/解離過程；在響應外部刺激時，GLO-CAT復合體可在不同狀態間瞬時轉換，進而通過改變二者間的物理距離調節CAT對過氧化氫的清除效率，最終誘發產生光呼吸過氧化氫信號波。

　　這一物理性的GLO-CAT開關機制向人們呈現了一種全新的過氧化氫信號發生機制，該研究進一步表明此開關調控的光呼吸過氧化氫信號波在鈣離子信號的介導下與質外體來源的過氧化氫信號發生反向時空互作，參與植物機械損傷的快速系統響應。

　　鈣離子和過氧化氫作為重要的系統信號分子，在植物的系統防御/適應調節中處于核心地位，但二者交流對話的分子機制尚未完全了解。研究人員首先采用藥理、生化和遺傳學等方法證明局部機械損傷可快速誘導系統葉片中GLO-CAT互作加強，從而導致光呼吸過氧化氫含量快速下降，同時與質外體過氧化氫含量升高形成反向時空互作；后續進一步證明了這種不同細胞區室的過氧化氫反向同步變化是由谷氨酸鹽受體依賴的鈣離子波所介導，當過氧化物酶體中的鈣離子含量升高后，其以直接或間接的方式對GLO-CAT互作及過氧化氫產生原位調節作用。

　　該研究展示了一種新的過氧化氫系統信號時空及穩態調節機制，并為光呼吸過氧化氫信號在植物環境防御/適應中的功能提供了新認知。