豌豆黄化苗线粒体超微结构形态计量学研究及其OXPHOS功能状态解析

来自的研究人员对黄化豌豆幼苗线粒体开展超微结构与功能研究，揭示了其处于"预备OXPHOS"的低活性功能状态。通过形态计量学分析发现线粒体具有典型浓缩构象（93.6%）、扩张嵴膜和狭窄嵴连接，并测得内膜表面密度达25.91 μm2/μm3，二聚体ATP合酶排列特征表明其具备高效能量代谢潜力，为跨物种线粒体比较研究提供了重要数据支撑。

　　

本研究对黄化6天龄豌豆幼苗（学名Pisum sativum L.，品种阿克萨乌萨蒂55）的线粒体超微结构与功能组织展开深入探索，通过构建典型豌豆细胞器的形态计量学特征谱，并与现有不同生物体的数据进行跨物种比较。研究发现，在缺乏呼吸底物和腺苷二磷酸(ADP)的条件下，93.6%的分离线粒体仍保持浓缩构象且具备功能活性。这些细胞器展现出经典超微结构：包括均质电子致密基质、清晰可辨的内外 mitochondrial membrane（线粒体膜），以及具有典型狭窄crista junction（嵴连接）的扩张cristae（嵴）。典型豌豆线粒体尺寸约为0.80 × 0.64 μm，横截面积0.39 μm²，具有高度发达的嵴膜网络系统，其内膜与外膜面积比为4.44，嵴膜与边界膜面积比达5.18。内膜表面密度平均为25.91 μm²/μm³。扩张的嵴结构与保留的狭窄嵴连接表明线粒体处于低活性但功能完备的"预备氧化磷酸化(ready for OXPHOS)"状态，这一结论在添加呼吸底物和ADP后线粒体表现出的高氧化磷酸化活性中得到验证。研究还在嵴边缘追踪到二聚体ATP synthase（ATP合酶）阵列的片段，其尺寸和排列方式提示单体间夹角较小且呈相对松散的行列式分布，这种结构特征可能促进扁平嵴脊和扩张嵴形态的形成。通过跨物种比较形态计量学参数分析，表明豌豆线粒体具有高能量代谢特性。本研究提出建立开放获取数据库的构想，该库将整合不同物种及生理状态下线粒体的超微结构与功能特征，有望成为多领域研究的重要资源平台。