拟南芥 / 液泡 / 转运蛋白 / Pi稳态
在植物中,大的中央液泡充当了大多数养分离子的储存库,因此能够缓冲包括磷酸盐(Pi)在内的营养变化,而Pi是植物必需大量元素P的主要来源。
在大多数情况下,液泡膜两侧的质子梯度为离子逆浓度梯度的运输提供能量。到目前为止,V-ATPase(vacuolar H+-ATPase)被认为是介导液泡酸化的主质子泵。VHA-a2和VHA-a3是位于液泡膜上的V-ATPase膜整合亚基VHA-a的两种亚型,对于从细胞质向液泡转运质子至关重要。vha-a2a3双突变体的液泡pH值变为6.4,而野生型拟南芥的液泡pH值通常为5.2,这意味着与野生型相比,vha-a2a3双突变体的液泡中质子浓度显著降低。
在充足的Pi条件下,缺乏V-ATPase活性的vha-a2a3突变体,其液泡Pi水平较低,而细胞质Pi较高,并且对As(V)毒性的抗性增加。
在Pi运输缺陷型酵母中的互补测定证实,高pH抑制了VPT1的活性,而在vha-a2a3突变体的液泡中过表达VPT1无法使Pi超载。这些数据说明了VPT1活性依赖于V-ATPase产生的质子梯度。
此外,研究发现V-ATPase活性与Pi的可用性正相关,并且在不同的发育阶段发生变化。
在开花期间,当外部Pi充足时,V-ATPase活性下降,以增强Pi在韧皮部汁液中的分配,从而促进长距离运输,类似于vpt1vpt3突变体。
综上所述,V-ATPase可以与VPT蛋白合作,在亚细胞和系统两个层面上调节Pi稳态。
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