我園劉芬研究員團隊在中科院一區(qū)Top期刊《The Plant Journal》發(fā)文，在植物自噬和氮代謝調(diào)控機制研究中取得新進展

近日，江西省、中國科學(xué)院廬山植物園植物生理研究組(劉芬研究員團隊)在植物營養(yǎng)響應(yīng)與內(nèi)膜系統(tǒng)運輸調(diào)控機制研究方面取得進展。相關(guān)研究成果“Arabidopsis Vacuolar protein sorting 9a (VPS9a) is required for glutamine synthetase/glutamate synthase (GS/GOGAT) cycle and autophagy under nutrient starvation”發(fā)表于中科院一區(qū)Top期刊The Plant Journal。浙江大學(xué)博士研究生于百洋為論文的第一作者，我園劉芬研究員、我園胡偉明研究員、浙江大學(xué)王一州教授為論文的通訊作者。

氮素是植物生長發(fā)育過程中最重要的營養(yǎng)元素之一，廣泛參與氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸和葉綠素等關(guān)鍵生命物質(zhì)的合成，對植物的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成具有決定性作用。植物如何應(yīng)對氮素等營養(yǎng)匱乏環(huán)境，是植物營養(yǎng)生理研究領(lǐng)域的核心問題之一。

該研究聚焦于植物在碳、氮營養(yǎng)缺乏條件下的適應(yīng)機制，系統(tǒng)解析了內(nèi)體分選途徑關(guān)鍵調(diào)控基因VPS9a在氮素代謝調(diào)控中的核心作用。研究發(fā)現(xiàn)，VPS9a功能缺失會擾亂谷氨酰胺合成酶/谷氨酸合成酶(GS/GOGAT)循環(huán)的代謝平衡，導(dǎo)致氮代謝穩(wěn)態(tài)紊亂，并顯著影響植物對營養(yǎng)脅迫的耐受能力。通過共表達網(wǎng)絡(luò)分析、關(guān)鍵酶活，氨基酸測定以及自噬流檢測等手段，研究團隊進一步闡明了VPS9a在自噬與氮素再分配過程中的協(xié)同調(diào)控作用。結(jié)果顯示，VPS9a缺失顯著降低了ATG8a的蛋白水平，但對于不同ATG8同源蛋白具有特異性，揭示了其在自噬機制中具有選擇性調(diào)節(jié)功能。本研究首次系統(tǒng)建立了內(nèi)體分選途徑與氮素響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系，為深入理解植物如何協(xié)調(diào)營養(yǎng)感知、脅迫響應(yīng)與氮素分配提供了新的理論依據(jù)和研究視角。

本研究得到了國家自然科學(xué)基金、江西省“雙千計劃”、江西省國際科技合作項目以及九江市“潯城英才計劃”等項目的資助。