2024年5月，德国基尔大学Jennifer Selinski等人在The Plant Journal 杂志上发表了题为 “Perception and processing of stress signals by plant mitochondria” 的文章，该研究围绕线粒体在干旱、高温、寒冷和高盐等逆境胁迫下的表现展开，揭示了线粒体应对逆境胁迫时的调控机制。
线粒体是植物的能量代谢核心、应激信号关键枢纽以及代谢调控中心。
线粒体应对胁迫主要调控机制：
线粒体形态的改变
信号分子释放与传导
调节代谢物水平
转录因子和蛋白的协同作用
植物线粒体通过释放信号分子和改变形态来感知逆境胁迫。线粒体通过ROS、Ca²⁺或代谢物等信号分子释放调整体内代谢。形态变化包括线粒体融合伸长、碎片化等，分别由OMA1和DRP1蛋白酶介导。
研究表明，干旱、高温、寒冷和高盐等逆境下，植物线粒体的TCA循环和mtETC两种途径会参与信号传导，并调控体内代谢以应对逆境胁迫。mtETC通过调整电子传递路径和速率，维持高盐下的离子平衡和渗透压；TCA循环在干旱时助力渗透调节物质合成。
线粒体功能失衡时，细胞质酶会“兼职”并参与多种生物反应，协助植物应对胁迫。研究表明，甘油醛- 3-磷酸脱氢酶(GAPC)在干旱、高温时移至细胞核调控基因表达增耐受性。
当线粒体因胁迫而功能受损时，会发出多种逆向信号，在转录和蛋白质水平调控不同转录因子，影响植物对胁迫的耐受性。例如，ANAC013是一种定位在内质网上的转录因子，其异位表达可增强植物的应激耐受性。
此文章围绕植物线粒体展开，揭示其在能量产生和胁迫响应中的核心地位，明确线粒体对胁迫的响应机制，以及不同信号通路协同实现特异性适应的过程。线粒体与细胞核、叶绿体间存在复杂的交流网络，显著增加了其在胁迫响应中对话机制的复杂性。
原文链接：doi.org/10.1111/tpj.17133
