硝酸盐在拟南芥细胞扩张过程中调节果胶代谢和细胞壁的力学特性

《The Plant Journal》：Nitrate modulates pectin metabolism and cell wall mechanics during cell expansion in Arabidopsis

硝酸盐通过调控果胶代谢及甲基化程度促进植物细胞扩张，依赖NRT1.1/NLP7信号通路，导致细胞壁力学特性变化，经AFM和ACME验证。

　　

摘要

硝酸盐是陆地植物的重要营养物质，也是最重要的氮源之一。除了其营养作用外，硝酸盐还作为一种信号分子，调节植物的基因表达、新陈代谢、生理机能、生长和发育。在子叶和真叶中，硝酸盐通过促进细胞扩张来促进植物生长。植物细胞的扩张需要细胞壁发生相应变化。然而，关于硝酸盐在细胞扩张和生长过程中对细胞壁代谢和性质的影响，目前的研究资料还非常有限。在这里，我们证明了硝酸盐的可用性会调节果胶的代谢，而果胶是初生细胞壁的主要多糖成分。通过比色法、免疫组化和共聚焦显微镜技术，我们发现硝酸盐在子叶细胞扩张过程中增强了果胶的甲基化程度。这种增强作用是通过增加半乳糖醛酸（GalA）的沉积（形成均聚半乳糖醛酸，HG）以及降低整体PME活性实现的。进一步研究表明，这种调节依赖于硝酸盐信号通路中的相关蛋白，包括NRT1.1和NLP7。果胶的甲基化状态会影响细胞壁的机械性质。我们利用原子力显微镜（AFM）和自动共聚焦微延展仪（ACME）研究了硝酸盐诱导的细胞扩张过程中细胞壁弹性的变化，发现硝酸盐在细胞和整个组织层面都导致了细胞壁的软化。我们的结果表明，果胶代谢在拟南芥中硝酸盐诱导的细胞扩张和子叶生长过程中起着重要作用。我们的研究揭示了硝酸盐信号传导、细胞壁代谢与细胞扩张的生物力学性质之间的相互作用，有助于理解植物如何感知并响应生长相关的环境信号。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。