研究人员发现植物钠盐解毒的新机制

　　一组研究人员在拟南芥(拟南芥)中发现了一种机制，使植物能够为根尖分生组织中的敏感干细胞提供保护，抵御盐胁迫。

　　

土壤中高含量的含钠盐对许多植物来说是一个问题:因此，它们长得不太好，或者根本不长。土壤盐碱化被视为养活世界人口的最大威胁之一，因为它使土壤越来越贫瘠，尤其是在干旱地区。一个由中国、德国和西班牙研究人员组成的研究小组，包括德国梅纳斯特大学Jörg Kudla教授和他的团队，现在已经在拟南芥(拟南芥)中发现了一种机制，该机制使植物能够为根尖分生组织中的敏感干细胞提供保护，抵御盐胁迫。分生组织确保根部不断形成新细胞并因此生长，它特别敏感:与完全形成的植物细胞相比，它的细胞内部没有可以处理有害物质的液泡。

研究人员发现，植物可以为个别细胞群提供保护，抵御有毒盐的胁迫，这让他们感到意外。虽然我们已经知道，植物有多种机制使它们能够应对土壤水中的高盐含量——一种是细胞中盐的主动运输，另一种是根系中特定细胞层的机械浸渍——但我们不知道的是，植物也会专门保护根系中的干细胞。J?rg Kudla说:“我们发现的信号通路——将已知盐胁迫信号通路的成分与控制根系发育的信号蛋白结合起来——还有一个额外的目的，就是为植物解毒。”

具体的机制是:一种特殊的酶——一种叫做GSO1的类似受体的激酶——将钠从分生组织的细胞中转运出去。为此，GSO1激活激酶SOS2 (SOS代表“盐过度敏感”)，进而激活转运蛋白SOS1，该转运蛋白通过细胞膜向外泵送钠离子，并反过来将质子输送到细胞中。在盐胁迫下，GSO1的形成增加，尤其是在分生组织细胞中。

此外，研究小组还证明，GSO1也有助于防止过多的盐渗入根部的维管组织。这种维管组织位于植物的内部，将水和矿物质从根部输送到叶子中。通过一个机械屏障，即卡斯帕里斯带，它可以防止溶解在土壤中的矿物质，水以一种不受控制的方式渗入它。研究人员还证明，在形成Casparian条带的细胞中，由于盐胁迫，GSO1含量增加。

Jörg Kudla说:“GSO1是植物发育生物学中众所周知的受体激酶。”“它在植物发育的各个阶段都起着重要作用。现在，我们第一次能够证明它也在盐耐受性中发挥作用，并通过另一种可能不依赖于钙的信号通路激活'钠泵'。”细胞中的钙信号在植物对盐胁迫的其他已知适应性反应中起着关键作用。

关于方法:该团队通过比较thale服装中各种受体样激酶的众多突变体，发现了GSO1的重要性。通过研究蛋白质之间的相互作用，他们确定了这种酶在保护分生组织和形成Casparian条带的信号通路中的反应伙伴。进一步研究的方法包括质谱法和高分辨率显微镜。

Journal Reference:

1. Changxi Chen, Gefeng He, Jianfang Li, Javier Perez‐Hormaeche, Tobias Becker, Manqing Luo, Lukas Wallrad, Junping Gao, Jia Li, José M Pardo, Jörg Kudla, Yan Guo. A salt stress‐activated            GSO1‐SOS2‐SOS1            module protects the            Arabidopsis            root stem cell niche by enhancing sodium ion extrusion. The EMBO Journal, 2023; DOI: 10.15252/embj.202211300423).