引言：植物激素（Phytohormone）亦稱植物天然激素或植物內源激素，是指植物體內產生的一些微量而能調節（促進、抑制）自身生理過程的有機化合物。植物激素對植物的生長發育有重要的調控作用，包括從影響細胞的分裂、伸長、分化到影響植物發芽、生根、開花、結實、性別決定、休眠和脫落等。線粒體是細胞生命活動的能量工廠，是幾乎所有真核生物都存在的一種細胞器，同時在促進植物生長發育方面發揮著重要作用。它的主要功能是進行氧化磷酸化 (OXPHOS) 合成 ATP，對維持生物體正常生理功能至關重要。當參與氧化磷酸化的蛋白質復合體發生化學計量失衡時，線粒體容易受到蛋白質毒性壓力。已知這種蛋白毒性應激會在動物中誘導線粒體發生未折疊蛋白反應 (Mitochondrial Unfolded Protein Response, UPRmt)。但尚不清楚 UPRmt 是否存在于植物中以及植物激素是否參與調控了線粒體蛋白質穩態。

應用案例：Cell子刊 | 植物激素對線粒體蛋白毒性應激的響應

摘要：線粒體功能由兩個獨立的基因組控制。當執行氧化磷酸化的蛋白質復合物（由細胞核和線粒體編碼的蛋白質組成）發生化學計量失衡時，這一特征使線粒體容易受到蛋白質毒性壓力。已知這種蛋白毒性應激會在動物中誘導線粒體未折疊蛋白反應 (UPRmt)。尚不清楚 UPRmt 是否存在于植物中。在這里，作者通過化學或遺傳干擾在擬南芥中誘導了線粒體核蛋白失衡，引起線粒體蛋白毒性應激，激活了植物特異性 UPRmt 并損害了植物的生長和發育。植物 UPRmt 通路由短暫的氧化爆發觸發，激活 MAPK 和激素（涉及乙烯和生長素）信號傳導，這些信號都旨在修復線粒體蛋白質穩態。這也將植物激素確定為真正的植物線粒體因子，植物激素信號傳導是調節線粒體蛋白質穩態的重要介質。

結果：mrpl1-1, mrpl1-3 (mitochondrial ribosomal protein L1, MRPL) 是擬南介線粒體核糖體蛋白 L1突變體，與野生型相比，突變體葉片整體OCR顯著降低；Dox是線粒體蛋白翻譯抑制劑強力霉素，野生型經Dox處理后，其線粒體整體OCR顯著降低，復合體 I 呼吸能力也顯著降低；ACC是乙烯前體，Ag是銀離子，野生型分別經ACC和Ag處理后，只有ACC處理后其線粒體整體OCR顯著升高，復合體 I 呼吸能力也顯著升高。以上數據表明：擬南芥MRPL1 功能喪失或Dox藥物干擾引起線粒體翻譯受損，降低復合體 I 呼吸能力和整體呼吸能力，乙烯能夠通過其信號傳導調控線粒體蛋白質穩態，提高復合體 I 呼吸能力和整體呼吸能力。

參考文獻：Systems Phytohormone Responses to Mitochondrial Proteotoxic Stress. Wang X, Auwerx J. Mol Cell. 2017 Nov 2;68(3):540-551.e5.

植物研究為什么要關注線粒體？

“生命只在呼吸之間”。植物線粒體是植物呼吸作用中三羧酸循環和氧化磷酸化的場所，其參與的生命活動過程在植物初級代謝中發揮核心作用，為機體提供了95%以上的能量。不僅如此，植物線粒體還參與了諸如細胞凋亡、氧化還原電位調節、電解質平衡和信號傳導等重要生命活動。植物線粒體功能容易受到多種應激條件的影響，例如氧化脅迫、熱脅迫和生物脅迫等，其功能障礙如何影響植物生長的機制仍然未知，所以深入探究植物線粒體的功能具有重要的生物學意義，將直接影響植物的生長、發育等生命活動，并且可以應用于生產實踐，例如作物產量的提高及農產品的貯存等。

植物線粒體氧化磷酸化功能評估為植物研究帶來的重要參考

線粒體氧化磷酸化（OXPHOS）系統是線粒體能量代謝的中心，是真核細胞能量產生的關鍵。支持OXPHOS系統運轉的是電子傳遞鏈（ETC）的上五種酶復合體：復合體I、復合體II、復合體III和復合體IV，由復合體I-IV生成的質子梯度隨后被復合體V所利用，催化ADP磷酸化生成ATP。OXPHOS系統中任何一個復合體發生異常或功能障礙，都會ji易導致線粒體發生功能障礙，因此通過檢測OXPHOS系統各復合體功能活性來評估線粒體氧化磷酸化功能，將為深入研究植物線粒體功能帶來重要參考，但如何快速檢測分析OXPHOS各復合體的功能活性，是評估線粒體氧化磷酸化功能的技術難點。目前對OXPHOS各復合體的功能活性的檢測，主要是采用比色法，操作時間長，步驟多，只能對單個復合體功能活性進行終點法的檢測分析，無法一次性實時動態檢測分析同一樣本各復合體功能活性。

Oroboros O2k 一次性同時快速檢測線粒體氧化磷酸化各復合體的功能活性的技術特點

Oroboros O2k提供了一種獨特的SUIT（底物-解偶聯劑-抑制劑-滴定，Substrate-uncoupler-inhibitor-titration）檢測方案來檢測線粒體氧化磷酸化各復合體的功能活性。Oroboros O2k沒有加藥孔的限制，也沒有試劑盒的限制，可以根據實驗設計靈活的無限制的添加底物、抑制劑、解偶聯劑及不同濃度的藥物滴定，實現同一個樣本一次性快速進行復合體I、復合體II、復合體IV、zui大呼吸率、ATP合酶的功能活性檢測，深度挖掘線粒體能量代謝信息，快速評估和表征線粒體氧化磷酸化各復合體功能活性，從而助力植物研究。

奧地利OROBOROS O2k光電聯合多維度能量代謝檢測整體解決方案

1、光電聯合多參數實時動態檢測技術：

電化學實時動態檢測模塊：pO2（高分辨率極譜氧電極傳感器，耗氧率檢測分辨率為±1 pmol O₂∙s-¹∙mL-¹）、pH、H2O2、TPP+（測量線粒體膜電位）、H2S、NO、質體醌；熒光實時動態檢測模塊：MMP（測量線粒體膜電位）、ATP、Ca2+、ROS、NADH；

2、擁有原代細胞、原代組織能量代謝快速檢測技術：

無需過夜培養、樣品快速檢測，更加客觀反應樣品更接近體內的能量代謝水平；

3、擁有多維度能量代謝分析平臺：

適應線粒體、細胞、組織塊、活檢樣品等不同層次不同水平的樣本檢測。