质膜CYBDOM蛋白通过再生胞外抗坏血酸(AsA)并与RbohD互作激活自噬通路增强植物抗旱性的分子机制

来自中科院的研究团队揭示了植物抗旱新机制：质膜定位的CYBDOM蛋白通过介导胞外抗坏血酸(AsA)再生，并与呼吸爆发氧化酶同源蛋白D(RbohD)互作激活选择性自噬通路，首次建立了AsA氧化还原、活性氧(ROS)与自噬三者在植物胁迫响应中的分子联系。

　　

在植物应对干旱胁迫的过程中，自噬(autophagy)和胞外抗坏血酸(apoplastic ascorbic acid, AsA)发挥着关键作用。然而，AsA的跨膜转运机制及其与自噬的关联始终是未解之谜。这项突破性研究首次发现了一条由AsA诱导的自噬通路，其中质膜定位的细胞色素b561和DOMON结构域蛋白(CYBDOM)扮演着重要角色。

研究人员从复苏植物牛耳草(Boea hygrometrica)和模式植物拟南芥中分别鉴定出BhDB和AtDB1两种CYBDOM蛋白。通过非洲爪蟾卵母细胞异源表达系统，证实这些蛋白能够以细胞内AsA作为电子供体，以胞外单脱氢抗坏血酸或三价铁离子(Fe³⁺)作为电子受体，实现跨膜电子传递。转基因实验显示，过表达BhDB或AtDB1的拟南芥植株表现出更高的胞外AsA含量、更强的自噬活性和更优异的抗旱能力。

深入机制研究发现，CYBDOM蛋白能与呼吸爆发氧化酶同源蛋白D(respiratory burst oxidase homolog D, RbohD)直接互作。这种互作不仅促进RbohD作为衔接蛋白招募自噬相关蛋白8(ATG8)和货物蛋白，还启动了选择性自噬降解过程。有趣的是，AsA还能显著提升AtDB1蛋白水平并增强其与RbohD的相互作用。

这项研究首次揭示了AsA激活的CYBDOM-RbohD协同作用诱导自噬的全新机制，为理解植物抗旱和耐脱水能力提供了重要理论依据。该发现不仅阐明了质膜电子传递、活性氧(ROS)信号和自噬通路之间的分子联系，更为作物抗逆育种提供了潜在的分子靶点。