EMBO J中农郭岩/南农章文华：NMT发现盐激后磷脂酸促根排Na吸K 为磷脂酸通过调控SOS和AKT1维持钠钾稳态提供关键证据
基本信息
主题：NMT发现盐激后磷脂酸促根排Na吸K 为磷脂酸通过调控SOS和AKT1维持钠钾稳态提供关键证据
期刊：The EMBO Journal
影响因子：14.012
研究使用平台：NMT盐碱胁迫创新平台
标题：Phosphatidic acid–regulated SOS2 controls sodium and potassium homeostasis in Arabidopsis under salt stress
作者：中国农业大学郭岩、南京农业大学章文华
检测离子/分子指标
K+、Na+
检测样品
拟南芥幼苗的根（距根尖200–300 μm根表上的点，分生区与伸长区之间）
中文摘要
植物细胞中钠/钾（Na+/K+）稳态的维持对于耐盐性至关重要。Ca2+信号依赖的盐超敏感（salt overly sensitive，SOS）途径是植物中经典且保守的抗盐信号通路，是盐胁迫下调控Na+外排的主要途径，但盐胁迫下SOS途径是否被其它信号激活以及SOS途径是否调控K+吸收仍然未知。磷脂酸（Phosphatidic acid，PA）作为第二信使参与多种生理过程，包括脂质代谢以及对生物和非生物胁迫的响应。本研究发现PA在盐胁迫下与SOS途径核心成员SOS2的Lys57残基结合，以促进SOS2活性及其质膜定位，进而激活Na+/H+反转运蛋白SOS1来促进Na+外流。此外，PA在盐胁迫下促进SOS2对SCaBP8的磷酸化，这削弱了SCaBP8介导的对AKT1的抑制。上述结果表明在盐胁迫下，PA通过调控SOS途径和AKT1活性，促进Na+外排和K+吸收，以维持Na+/K+稳态。
离子/分子流实验处理方法
6日龄拟南芥幼苗50-100 mM NaCl处理24 h
离子/分子流实验结果
PA合成突变体pld 1 -1和pld 1 -2表现出较野生型（Col-0）对盐胁迫更加敏感。为了进一步解析盐胁迫下PA促进拟南芥抗盐的生理机制，本研究通过非损伤微测技术（NMT）分析pld 1 -1和pld 1 -2突变体根部表皮细胞的Na+和K+流速。NMT结果表明，在正常条件下，Col-0和pld 1 突变体的Na+和K+流速没有显著差异；100 mM NaCl处理24 h后，pld 1 突变体的Na+外排速率显著低于Col-0，而K+外排速率显著高于Col-0（图1）。
图1.正常条件下和盐胁迫条件下PA合成突变体pld 1 -1和pld 1 -2根部Na+和K+流速结果。正值代表外排。
其他实验结果
- 多种生化实验证明PA与SOS2结合，并且SOS2 Lys57位点对于PA结合是必要的。
- 生化和细胞学实验证明盐胁迫PA激活SOS2，并且PA促进SOS2的质膜定位，进而促进SOS2激活Na+/H+反向转运体SOS1，促进Na+外排。
- 卵母细胞的电压钳实验证明PA通过激活SOS2促进SCaBP8 Ser237位点的磷酸化，进而减弱SCaBP8对内向K+通道AKT1的抑制作用，促进K+吸收。
结论
在盐胁迫下，PA通过SOS2–SOS1模块促进Na+外流，并通过SOS2-SCaBP8–AKT1模块促进K+内流，以共同调节植物Na+/K+稳态。
测试液
Na+：1 mM NaCl，0.1 mM CaCl2，0.1 mM KCl，0.3 mM MES，pH 6.0（Tris调pH）
K+：1 mM KCl，0.1 mM CaCl2，0.3 mM MES，pH 6.0（Tris调pH）
NMT仪器信息
文章原文：https://doi.org/10.15252/embj.2022112401
供稿：李建芳
编辑：叶斌，刘兆义
关键词：SOS1；Na+；K+；盐胁迫；拟南芥；植物类