脂质介导的光保护机制赋予超积累植物东南景天强光耐受性的分子基础

为解决超积累植物在强光环境下修复效率下降的问题，湖南农业科学院团队通过比较东南景天(Sedum alfredii)与伴矿景天(Sedum plumbizincicola)在600-1400 μmol m-2 s-1光强下的生理与分子响应，发现前者通过提升神经酰胺(ceramides)和甘油磷脂(glycerophospholipids)含量维持膜稳定性，激活微管重组和细胞分裂素信号通路，关键基因DN1992的表达差异显著。该研究为培育强光耐受型超积累植物提供了新靶点。

　　

在重金属污染土壤修复领域，超积累植物东南景天(Sedum alfredii)因其卓越的镉锌富集能力备受关注——其叶片镉生物富集系数(BCF)可达22.5，远超模式植物遏蓝菜(Noccaea caerulescens)的60-70。然而在实际应用中，夏季强光照(常达1400 μmol m^-2 s^-1)导致这类植物大规模死亡，传统遮荫措施又使其光合效率下降50%以上，严重制约修复效率。这一矛盾促使湖南农业科学院的研究团队深入探索植物应对强光胁迫的分子机制。

研究人员采用多组学联用策略，通过表型观测发现：伴矿景天在1400 μmol m^-2 s^-1光照6天后全部死亡，而东南景天存活率超过80%。生理检测显示后者Rubisco(核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶)活性保持稳定，膜损伤程度较轻。脂质组学揭示其叶片神经酰胺含量提升2.3倍，磷脂酰胆碱(PC)增加1.8倍，显著增强膜稳定性。转录组分析发现6,501个共有差异表达基因(DEGs)中，东南景天特有的977个基因富集于微管重组和昼夜节律调控通路。值得注意的是，DN1992基因在强光下的表达量较伴矿景天高15倍，可能通过调控细胞分裂素信号转导增强光耐受性。

植物栽培与处理
在人工气候室中，研究人员设置梯度光强(600/800/1000/1200/1400 μmol m^-2 s^-1)，发现东南景天在1200 μmol m^-2 s^-1时启动关键防御机制，包括激活磷脂酶A2(PLA2)和热激蛋白(HSPs)。

东南景天展现更强的光耐受性
田间实验证实，自然光照下伴矿景天叶片出现大面积褐变，而东南景天通过增加角质层厚度和叶绿体避光运动减少光损伤。

讨论与结论
该研究首次阐明脂质代谢与转录重编程的协同作用机制：东南景天通过提升鞘脂合成增强膜稳定性，同时激活MEturquoise模块基因(涉及脂代谢和应激响应)，在极端光强下维持光合机构功能。这一发现为培育"耐晒型"超积累植物提供了分子靶点，对提升污染地区生态修复效率具有重要实践价值。论文发表于《Plant Science》，为植物逆境生物学研究提供了新范式。