中科院两博士发表最新文章解析新机制

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中科院两博士发表最新文章解析新机制

【字体：大中小】 时间：2011年07月29日 来源：生物通

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　　来自中国科学院昆明植物研究所的研究人员通过脂类组学方法，检测了巨大温差的条件下，不同植物的膜脂分子变化，并通过一系列的研究，提出了植物适应温度变化一种新机制。这一研究成果公布在著名杂志Plant, Cell & Environment上。

生物通报道：来自中国科学院昆明植物研究所的研究人员通过脂类组学方法，检测了巨大温差的条件下，不同植物的膜脂分子变化，并通过一系列的研究，提出了植物适应温度变化一种新机制。这一研究成果公布在著名杂志Plant, Cell & Environment上。

这项研究由昆明植物研究所李唯奇研究员指导其实验室两位博士：郑国伟和田波博士完成，这一研究组一直从事低温应答，植物适应低温环境机制等方面的研究。

温度是影响植物地理分布、生长发育和作物产量的重要环境因素。植物适应高温或者低温的最重要和最基础的方式，是改变细胞膜的组成以调整膜的流动性，最终保持细胞膜的完整性和功能。一般情况下，植物膜脂以饱和度的升高适应高温、降低适应低温。但是，膜脂饱和度的变化是一个复杂而耗能的过程。在持续高低温快速转换的环境中（沙漠和高山流石滩等），如果植物采取上述的方式适应温度变化，将是一种不好的“生存和繁育之间的能量权衡策略”，因为植物将为生存耗费过多的能量。

在这篇文章中，研究人员提出假说认为，不同于单独的高温或者低温环境中的情况，在高低温快速转换的环境中，植物将保持膜脂的饱和度不变，同时以其它一种快速而低耗能的方式调整膜脂组成来适应温度变化。

之后他们利用脂类组学方法，检测了横断山海拔4500米高山流石滩昼夜巨大温差的条件下，植物水母雪兔子和线叶丛菔的膜脂分子变化；并设置了高低温快速变化的室内控制实验，在排除了紫外辐照等其他野外因素的条件下，检测了高山植物须弥芥以及模式植物拟南芥的膜脂分子变化。野外和室内两个实验的结果均显示，在持续高低温快速变化的环境中，植物保持细胞膜饱和度不变，而采取交换膜脂头基团的方式变化膜脂组成，这种变化方式快速而省能。实验结果验证了所提出的假说，从而提出了植物适应温度变化一种新机制。

之前这一研究组还基于ESI-MS/MS的脂类组学方法（Lipidomics），分析比较了拟南芥在响应低温胁迫的冻和冻融过程中约120种膜脂分子的组成变化规律以及磷脂酶D-a1和d在其中的作用，为进一步揭示植物响应低温胁迫的机制提供了重要的基础。这一研究成果公布在国际著名杂志《生物化学杂志》（The Journal of Biological Chemistry，JBC）杂志上。

研究人员利用组学方法，详细和有规模的解析了两种生态型和四种基因型的拟南芥膜脂分子在三个低温胁迫阶段中的变化，该研究表明，不同类型的膜脂分子或细胞定位不同的膜脂分子，在冻害和冻融过程中发生不同变化；抑制磷脂酶D-a1和d的表达对低温诱导的磷脂水解产生了不同的作用。

原文摘要：

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Plant adaptation to frequent alterations between high and low temperatures: remodelling of membrane lipids and maintenance of unsaturation levels

One major strategy by which plants adapt to temperature change is to decrease the degree of unsaturation of membrane lipids under high temperature and increase it under low temperature. We hypothesize that this strategy cannot be adopted by plants in ecosystems and environments with frequent alterations between high and low temperatures, because changes in lipid unsaturation are complex and require large energy inputs. To test this hypothesis, we used a lipidomics approach to profile changes in molecular species of membrane glycerolipids in two plant species sampled from alpine screes and in another two plant species grown in a growth chamber, with the temperature cycling daily between heat and freezing. We found that six classes of phospholipid and two classes of galactolipid showed significant changes, but the degree of unsaturation of total lipids and of three lysophospholipid classes remained unchanged. This pattern of changes in membrane lipids was distinct from that occurring during slow alterations in temperature. We propose two types of model for the adaptation of plants to temperature change: (1) remodelling of membrane lipids but maintenance of the degree of unsaturation are used to adapt to frequent temperature alterations; and (2) both remodelling and changes in the degree of unsaturation to adapt to infrequent temperature alterations.

作者简介：

李唯奇，男，1962年5月生，理学博士学位，研究员，博士生导师。

联系方式
电话：0871-5223025

邮件：[weiqili@mail.kib.ac.cn]

研究领域
（1）植物适应青藏高原极端环境的分子生理机制及其适应性进化；

（2）外来入侵植物对本土植物胁迫的分子生理机制；

（3）植物对非生物胁迫响应的信号过程；

（4）切花衰老的分子生理机制；

（5）植物的脂信号和脂类组学。

获奖情况：

（1）2003 美国Kansas State University，生物化学系，Graduate Student Research in Biochemistry Award，In recognition of outstanding research accomplishment.

（2）2004 美国Kansas State University，Alvin and RosaLee Sarachek Predoctoral Honors Fellowship in Molecular Biology，Honorable Mention.

（3）2003 Biochemistry and Molecular Biology of Plant Fatty Acids and Glycerolipids Symposium, Fallen Leaf Lake, California June 4-8, 2003，会议优秀论文奖，论文题目“Different roles of phoshpolipase D? and ? in freezing responses in Arabidopsis thaliana.”