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　　熱脅迫是植物面臨的最具挑戰(zhàn)性的環(huán)境脅迫之一。熱脅迫已經(jīng)對物種分布、全球作物產(chǎn)量造成了嚴(yán)重的威脅，因此，研究植物的耐熱機(jī)制具有重要的價(jià)值和科學(xué)意義。蓖麻是一種熱帶起源的油料作物，能夠在極端高溫（40 ℃）的條件下生長，為植物耐熱機(jī)制研究提供了理想的體系。植物已經(jīng)進(jìn)化出多種生理、遺傳和表觀機(jī)制響應(yīng)熱脅迫，然而對于脂質(zhì)重塑在熱脅迫中的作用及其分子機(jī)制尚不十分清楚。

　　中國科學(xué)院昆明植物研究所“種子分子遺傳”專題攻關(guān)組，圍繞這一科學(xué)問題，利用脂質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)聯(lián)合分析，深入系統(tǒng)地解析了蓖麻幼苗在熱脅迫下脂質(zhì)重塑的分子基礎(chǔ)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在蓖麻幼苗中共檢測到297種脂質(zhì)化合物，其中54種脂質(zhì)分子在熱脅迫下發(fā)生了變化。其中，多不飽和三酰甘油（如TAG54：6、TAG54:7、TAG54:8、TAG54:9）和二酰甘油（DAG36:6）顯著增加，而多不飽和甘油糖脂MGDG（MGDG34:3）在熱脅迫下顯著降低。當(dāng)高溫環(huán)境解除后，這些脂質(zhì)分子恢復(fù)到正常水平。亞細(xì)胞定位結(jié)果表明熱脅迫誘導(dǎo)的TAGs主要儲(chǔ)藏在胞質(zhì)中（如圖1）。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，用于TAG合成的多不飽和脂肪酸并非來自從頭合成，而是主要來源于MGDG的脂肪酸水解，隨后通過二酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶 (DGAT) 酯化為TAG（如圖2）。大量研究表明，葉綠體膜脂不飽和度的急劇下降是對熱脅迫響應(yīng)的保守機(jī)制，然而，對于葉綠體膜脂是如何發(fā)生重塑的分子機(jī)制尚不清楚。該研究表明，熱脅迫會(huì)導(dǎo)致葉綠體膜甘油糖脂的快速水解，從而釋放出多不飽和脂肪酸，然而這些自由脂肪酸對細(xì)胞具有毒害作用，而中性油脂TAGs的大量合成能夠極大地回收脂質(zhì)重塑過程中產(chǎn)生的自由脂肪酸，從而整體上穩(wěn)定了膜的穩(wěn)定性。當(dāng)熱脅迫解除后，TAGs將發(fā)生水解，將自由脂肪酸返還給葉綠體膜甘油糖脂。該研究為理解脂質(zhì)重塑在植物適應(yīng)熱脅迫中的作用提供了新的認(rèn)識。 

　　相關(guān)研究成果以“Integrated lipidomic and transcriptomic analysis reveals triacylglycerol accumulation in castor bean seedlings under heat stress”為題發(fā)表在SCI期刊Industrial crops and products。昆明植物研究所與西北大學(xué)官方聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生張嚴(yán)予為論文第一作者，徐偉副研究員為論文的通訊作者。研究得到國家自然科學(xué)基金（31970341）、中國科學(xué)院青年促進(jìn)會(huì)（2020389）等項(xiàng)目的支持。 

　　文章鏈接

圖1.  油體在蓖麻原生質(zhì)體中脂滴的定位。CK，正常生長的幼苗；HS，熱脅迫處理的幼苗（45 ℃，12小時(shí)）；RHS，熱脅迫后恢復(fù)的幼苗（45 ℃，12小時(shí)） 

圖2. 蓖麻幼苗熱脅迫下脂質(zhì)重塑和代謝相關(guān)基因的表達(dá)