胞外pH和活性氧的振荡调节拟南芥根毛的尖端生长

图注：上图：WT和rhd2-1突变体根毛在pH6.0，5.0的环境中的发育；下图：根尖H+flux的检测结果

 

根毛是植物吸收养分、水分以及固定植株的重要器官，根毛的发育和功能一直是植物生理学家和农学家的研究重点。根毛生长是通过调节顶端和细胞壁的伸长来完成，活性氧（ROS）和H⁺ Flux的振荡调节根毛的发育。

威斯康辛大学（University of Wisconsin）的科学家Gilroy等人在《PNAS》发表文章，使用非损伤微测技术和荧光技术发现根毛的振荡生长与胞外pH和活性氧（ROS）的振荡增加有关，这种振荡比生长振荡滞后7s。人为增加胞外的pH 和ROS能够阻止根毛的伸长，清除ROS将引起根毛的快速生长。根毛缺陷的rhd2-1突变体的根毛缺乏NADPH氧化酶ATRBOH C的功能，促进了尖端生长的转变。这种突变体能够通过提高生长环境的pH而产生根毛，如pH大于6.0。通过高pH调节产生的根毛表现出较低的胞内ROS 水平，且缺乏ROS在尖端的振荡。然而，它们也能表现出明显的尖端生长，包括尖端形成Ca²⁺梯度驱动顶端生长，因此ATRBOH C不是维持尖端生长必须的成分。这些结果表明根毛伸长与空间差异的胞外pH和ROS调控相关，可能影响细胞壁的扩大与细胞的极性。

pH的变化涉及到H⁺转运体如H⁺-ATPase和H⁺或者OH^-的通道的振荡激活或去激活。鉴定这些H⁺转运体和信号元件涉及到H⁺flux和ATRBOH C活性的共同调控是将来研究的关键。

 

关键词：NADPH氧化酶；质子流(proton  flux)；活性氧(ROS)；根毛；尖端生长；rhd2；ATRBOH C

参考文献：Monshausen GB,etal.PNAS,2007,104:20996–21001

 

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