李唯奇研究组在植物适应低温的机制研究中取得新进展

　低温是限制植物地理分布、生长发育和作物产量的重要环境因素。温带的植物可以抵抗冻害（零下低温）胁迫，而寒害（零上低温）就可能导致热带植物的死亡。膜脂分子是细胞膜的主要组成部分，通过改变膜脂分子的组成和含量进而调节膜系统的流动性和完整性，是植物适应温度变化最重要和最基础的方式。然而，具有不同低温耐受性的植物膜脂组成的异同及其在低温响应过程中膜脂的变化规律还不清楚。 

　　在中国科学院昆明植物研究所李唯奇研究员的指导下，郑国伟博士和李丽霞合作，通过冻害（−6 °C和−12°C）与冷害（10°C和4°C）分别处理拟南芥和水稻，研究了两种植物膜脂在低温诱导的伤害过程中的变化模式。研究发现，拟南芥膜脂的饱和度以及脂肪酸碳链长度均显著低于水稻，这一特性使得拟南芥在低温下很好的保持膜的流动性。拟南芥膜脂组成中糖脂的含量要高于水稻，而高熔点磷脂酰肌醇（PG）分子含量要低于水稻。由于糖脂与PG是叶绿体膜的主要脂类，拟南芥的膜脂组成的特点利于其在低温下绿体膜的完整性的保持。低温处理过程中，磷脂酸（PA）和磷脂酰肌醇（PI）可能在两种植物响应过程中起到信号分子作用。在拟南芥与水稻中，低温诱导的PA含量的增加可能起到双重作用：在非致死低温处理过程中，PA起到信号分子作用，诱导植物的抗性；在致死低温处理过程中，PA起到结构分子作用，其大量积累后不能清除，会导致膜的完整性的破坏。 

　　该研究对于揭示植物不同低温抗性的微观机制具有重要意义，也为抗低温农作物的育种提供重要的理论依据。该研究得到了国家自然科学基金（31401313，30670474），中科院西部博士项目的支持。研究结果以“Glycerolipidome responses to freezing- and chilling-induced injuries: examples inArabidopsis and rice”为题在线发表于植物学著名杂志 BMC Plant Biology (2016, 16:70, DOI: 10.1186/s12870-016-0758-8)上，文章链接：http://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-016-0758-8。 

　　图1 水稻与拟南芥在不同低温处理过程中膜脂变化模式。C表示处理前，T表示处理后的样品，R1，R3分别表示处理后恢复1天和3天后的样品。 

　　图2 PA的相对含量（mol%）在低温处理过程中的变化。插图表示PA在低温处理过程中的双重作用。红线，拟南芥（−12°C）；黑线，水稻（4°C）；绿线，拟南芥（ −6 °C）；蓝线，水稻（10°C）。