本文我們將回顧一下6月份德國WALZ調(diào)制葉綠素熒光儀參與發(fā)表的9篇高分文章，其中Nature Communications (1篇)；Science Advances (2篇)，The Plant Cell (1篇)，New Phytologist (1篇), Plant Physiology (1篇), The Plant Journal (3篇)。德國WALZ制造的PAM調(diào)制葉綠素熒光儀在光合作用研究領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先~遙遙領(lǐng)先~

Absence of alka(e)nes triggers profound remodeling of glycerolipid and carotenoid composition in cyanobacteria membrane (Plant Physiology, IF=6.5)

烷烴由許多生物體產(chǎn)生，并表現(xiàn)出多種生理作用，反映了高度的功能多樣性。烷烴在植物中充當防水蠟，為昆蟲傳遞信息素，以及在某些細菌中充當微生物信號分子。盡管在藍藻和藻類葉綠體中發(fā)現(xiàn)了烷烴，但它們對光合膜的重要性仍然難以捉摸。

2024年6月7日，Plant Physiology在線發(fā)表法國艾克斯馬賽大學Gilles Peltier實驗室題為"Absence of alka(e)nes triggers profound remodeling of glycerolipid and carotenoid composition in cyanobacteria membrane"的研究論文。在這項研究中，Rui Miao等人使用藍藻集胞藻 PCC6803 作為模式生物，研究了烷烴缺失對膜脂組成和光合作用的影響。通過跟蹤膜脂動態(tài)和烷烴生物合成缺陷和改變的菌株的光合性能，研究發(fā)現(xiàn)在烷烴不存在的情況下，甘油脂含量會發(fā)生劇烈變化，包括膜脂質(zhì)含量的減少類胡蘿卜素含量，一些雙半乳糖二酰甘油(DGDG)種類減少，單半乳糖二酰甘油(MGDG)種類平行增加。這些變化與缺乏堿性菌株的光合作用和生長對強光的敏感性更高有關(guān)。所有這些表型都可以通過表達從脂肪酸產(chǎn)生烷烴的藻類光能酶來逆轉(zhuǎn)。因此，盡管烯烴豐度較低，但它是膜脂質(zhì)組成的重要組成部分。由于它們的缺失而導(dǎo)致的脂質(zhì)組成的深刻重塑表明它們在藍細菌的一種或多種膜特性中發(fā)揮著重要作用。此外，觀察到的脂質(zhì)補償機制不足以恢復(fù)光合膜的正常功能，特別是在高光強度下。本研究得出的結(jié)論是，烷烴在維持類囊體膜的脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，從而有助于光合作用的正常發(fā)揮，特別是在較高的光強度下。

Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1 noncoding sequences for transgene-free overexpression (Science Advances,  IF=11.7)

優(yōu)化光合效率是開發(fā)更可持續(xù)和高產(chǎn)作物品種的一個非常有前途的策略。這一方法有可能顯著提高田間作物的農(nóng)藝性狀，已有幾項突破性成果證明了這一點，例如構(gòu)建新的光呼吸支路、提高替代電子傳遞途徑的效率或增加熱耗散NPQ。2024年6月7日，Science Advances在線發(fā)表美國加州大學伯克利分校植物與微生物生物學系Krishna K. Niyogi課題組題為"Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1 noncoding sequences for transgene-free overexpression"的最新研究論文。報道了該研究小組通過CRISPR/Cas9工具編輯植物中自然存在的參與光保護過程的基因來改變光合作用。

研究人員通過對水稻PSBS1基因上游的非編碼序列進行了多重CRISPR-Cas9誘變，借助利用高通量篩選方法分離出了120個基因編輯的等位基因，基因敲除到過表達使得它們在體內(nèi)具有不同的非光化學淬滅(NPQ)能力。過表達使OsPsbS1蛋白豐度增加了兩到三倍，與轉(zhuǎn)基因獲得的倍數(shù)變化相當。PsbS蛋白豐度的提高增強了NPQ 能力和水分利用效率。在本研究解決的遺傳變異中，研究人員發(fā)現(xiàn)了5′UTR 插入缺失和倒位在分別驅(qū)動基因敲除/敲低和過表達表型中的作用。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變異，如這里產(chǎn)生的252 kb的重復(fù)/倒位，證明了CRISPR-Cas9在促進基因組重大變化方面的潛力，而對轉(zhuǎn)錄組的脫靶擾動可以忽略不計。相關(guān)的研究結(jié)果可為未來針對超常等位基因的基因編輯策略提供參考，并推動了對具有加速光保護弛豫的基因編輯非轉(zhuǎn)基因水稻植物的研究。
本研究中，高通量篩選編輯等位基因的大致流程如下，通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化方法將針對PSBS1基因上游特定gRNA位點的CRISPR-Cas9構(gòu)建體引入水稻愈傷組織，生成了覆蓋PSBS1表達水平范圍(從敲除(KO)到過表達(OX))的突變等位基因庫。使用高通量葉綠素熒光篩選評估不同等位基因的NPQ能力，從78株二倍體T0植株中鑒定出穩(wěn)定、可遺傳的表型。其中葉綠素熒光的測量通過葉綠素熒光成像系統(tǒng)MAXI-IMAING-PAM完成。

另外，植物表型與蛋白表達關(guān)系的研究結(jié)果是鑒定出兩種顯著提高PsbS蛋白豐度和NPQ的等位基因，但OX等位基因的頻率較低(1.67%)。研究發(fā)現(xiàn)，OX等位基因使OsPsbS1蛋白豐度增加了兩到三倍，增強了NPQ能力和iWUE。PsbS豐度和NPQ之間存在對數(shù)關(guān)系，表明PsbS豐度的微小增加對NPQ能力的影響很小，這導(dǎo)致在篩選過程中KO/KD突變的富集。

結(jié)構(gòu)變異和表型效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，5′UTR插入/缺失和倒位在推動KO/KD和OX表型中起著重要作用。復(fù)雜的結(jié)構(gòu)變異(如252-kb的重復(fù)/倒位)顯著影響基因表達，而不會引起主要的脫靶轉(zhuǎn)錄組擾動。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，在重復(fù)/倒位區(qū)域內(nèi)外的差異表達基因，表明基因調(diào)控的目標性和特異性。

氣體交換和紅光依賴的表型研究發(fā)現(xiàn)，PSBS1的過表達在非常高的光強下增加了NPQ能力，但也顯示了在中等光強下PsbS蛋白豐度和iWUE之間的強相關(guān)性。這表明除了NPQ之外，其他因素(如類囊體醌的氧化還原狀態(tài))可能參與了在不同光照條件下調(diào)節(jié)光合作用和氣孔導(dǎo)度。

總之，本研究的諸多發(fā)現(xiàn)強調(diào)了CRISPR-Cas9在通過靶向基因編輯產(chǎn)生顯著遺傳變異和改善農(nóng)藝性狀方面的潛力。高通量篩選方法有效地鑒定出理想表型，但OX等位基因的低頻率表明隨機順式調(diào)控元件誘變的挑戰(zhàn)。理解順式調(diào)控機制并改進基因編輯策略，有助于開發(fā)具有顯著農(nóng)藝效益的小效應(yīng)等位基因。

Seasonal dynamics and punctuated carbon sink reduction suggest photosynthetic capacity of boreal silver birch is reduced by the accumulation of hexose  (New Phytologist, IF=8.3)

植物光合作用和呼吸對環(huán)境因素(例如光、空氣溫度和濕度、大氣CO₂和土壤水)的響應(yīng)已得到廣泛研究。葉子的光合作用和呼吸作用也與植物的內(nèi)部狀態(tài)密切相關(guān)，其特征是非結(jié)構(gòu)碳水化合物 (NSC) 和氮 (N) 濃度以及水勢。然而，與外部環(huán)境變量相比，葉片氣體交換率對葉片內(nèi)部 NSC 濃度變化的響應(yīng)受到的關(guān)注較少。

2024年6月9日，New Phytologist在線發(fā)表芬蘭赫爾辛基大學Manqing Tian等人標題為Seasonal dynamics and punctuated carbon sink reduction suggest photosynthetic capacity of boreal silver birch is reduced by the accumulation of hexose的研究論文。該研究旨在探討葉子氣體交換率和光合能力是否與芬蘭南部自然條件下在廣泛時間尺度上運行的成熟銀樺樹葉的NSC濃度相關(guān)。研究人員監(jiān)測了三個生長季節(jié)上冠的葉片氣體交換率。在進行葉氣體交換測量的同時，還測定了NSC成分。這些NSC在包括白樺在內(nèi)的許多樹種的生長季節(jié)中具有足夠高的濃度和時間變化，因此可以輕松檢測與氣體交換變量的關(guān)系。為了理清氣體交換調(diào)節(jié)的其他潛在因素，研究人員監(jiān)測了葉片水勢、含水量和氮濃度。由于NSC濃度和氣體交換都具有強烈的外部驅(qū)動的季節(jié)性動態(tài)，可能導(dǎo)致相關(guān)性而不是因果關(guān)系，因此研究人員施加了實驗擾動。他們通過不可逆環(huán)剝模擬了上冠枝條庫強度的降低，這使得可以進一步將源和庫強度的季節(jié)性變化的影響與內(nèi)部減少庫的潛在更快表現(xiàn)分開。Manqing Tian等人假設(shè)，在生長季節(jié)環(huán)割成熟樹木的嫩芽將在NSC和光合能力之間產(chǎn)生與三個季節(jié)觀察到的類似的負相關(guān)性，后者反映了這些變量的典型季節(jié)動態(tài)(H1)。為了促進調(diào)節(jié)的特異性的提高，他們依靠上述對己糖激酶信號傳導(dǎo)的觀察來推測光合能力與己糖之間將出現(xiàn)比與其他糖、淀粉或其組合更強的關(guān)系(H2)。

The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes (The Plant Cell, IF=10.0)
蘋果是高經(jīng)濟價值的水果之一，對人類健康和促進我國北方農(nóng)民增收、鄉(xiāng)村振興及生態(tài)環(huán)境改善等方面發(fā)揮重要作用。我國是世界上最大的蘋果生產(chǎn)和消費國，但大多數(shù)蘋果產(chǎn)區(qū)夏季高溫，導(dǎo)致蘋果生長發(fā)育不良，嚴重制約了蘋果產(chǎn)業(yè)的優(yōu)質(zhì)高效發(fā)展。因此，挖掘和鑒定蘋果耐熱基因，探究蘋果熱脅迫的調(diào)控機制，能夠為蘋果耐熱分子設(shè)計育種提供理論依據(jù)和基因資源，對全球氣候變暖背景下蘋果產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2024年6月12日，國際知名植物學期刊The Plant Cell在線發(fā)表了西北農(nóng)林科技大學作物抗逆與高效生產(chǎn)全國重點實驗室/園藝學院蘋果抗逆與品質(zhì)改良創(chuàng)新團隊馬鋒旺/李超課題組題為“The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes”的研究論文，揭示了MdHSC70-MdWRKY75模塊調(diào)控MdHsfs參與蘋果耐熱性的新機制。
在該研究中，作者首先發(fā)現(xiàn)MdWRKY75的表達受熱脅迫誘導(dǎo)上調(diào)。隨后，作者通過遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)獲得了MdWRKY75過表達和干擾蘋果植株，對轉(zhuǎn)基因植株進行高溫處理后發(fā)現(xiàn)，MdWRKY75正調(diào)節(jié)蘋果耐熱性(圖1)。通過RNA-seq、DAP-seq以及RT-qPCR試驗篩選到MdWRKY75在熱脅迫下的5個潛在靶基因。EMSA、酵母單雜交、GUS和雙熒光素酶試驗證明MdWRKY75正調(diào)控熱激轉(zhuǎn)錄因子MdHsf4、MdHsfB2a和MdHsfA1d的表達。通過瞬時轉(zhuǎn)化技術(shù)證明這三個熱激轉(zhuǎn)錄因子均正調(diào)節(jié)蘋果耐熱性。在MdWRKY75-Ri3的背景下對這三個MdHsfs進行過表達均能挽救其熱敏感表型，說明MdWRKY75的耐熱性是通過激活這三個熱激轉(zhuǎn)錄因子的表達實現(xiàn)的。

隨后，作者通過酵母雙雜交篩庫篩選到與MdWRKY75互作的熱激蛋白MdHSC70。分別通過瞬時過表達和VIGS技術(shù)證明MdHSC70是蘋果耐熱性的負調(diào)節(jié)因子。GUS、雙熒光素酶和EMSA試驗證明MdHSC70通過與MdWRKY75互作并抑制其對MdHsfs的激活作用。在MdWRKY75-OE3的背景下分別對MdHSC70進行瞬時過表達和沉默后發(fā)現(xiàn)，過表達MdHSC70顯著降低了MdWRKY75-OE3的耐熱性，而沉默MdHSC70的植株耐熱性與MdWRKY75-OE3無顯著差異，表明MdHSC70的熱敏表型是由MdWRKY75介導(dǎo)的。
綜上所述，該研究明確了MdWRKY75通過激活MdHsfs的表達正調(diào)控蘋果耐熱性的生物學功能，闡明了MdHSC70與MdWRKY75互作并抑制其對MdHsfs調(diào)控的分子機制(圖2)。研究結(jié)果豐富了蘋果應(yīng)對高溫環(huán)境的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，也為蘋果的分子定向育種提供基因資源和理論基礎(chǔ)。
Symbionts out of sync: Decoupled physiological responses are widespread and ecologically important in lichen associations (Science Advances, IF=11.7)

當多種生物共生時，它們必須協(xié)調(diào)新陳代謝和生理機能，以維持共生關(guān)系。如果共生體對應(yīng)激源的反應(yīng)不對稱，這種協(xié)調(diào)就會瓦解，導(dǎo)致共生體解體，尤其是在氣候紊亂的情況下。盡管最近在珊瑚等一些共生體中發(fā)現(xiàn)了應(yīng)激引起的共生體解體(失調(diào))現(xiàn)象，但在許多具有重要生態(tài)和進化意義的共生體中，這種現(xiàn)象仍未得到充分研究，其中包括第一個被認為是共生體的共生體：地衣。

2024年6月14日，Science Advances雜志在線發(fā)表美國明尼蘇達大學Daniel E. Stanton實驗室題為Symbionts out of sync: Decoupled physiological responses are widespread and ecologically important in lichen associations的研究論文。在本研究中，Abigail R. Meyer等人研究了地衣(Evernia mesomorpha)中這種不對稱的生理、生態(tài)和轉(zhuǎn)錄基礎(chǔ)。這種碳平衡的不對稱性取決于水合來源，并與氣候范圍的限制相一致。E. mesomorpha共生體的基因表達差異表明，主要地衣共生體的生理結(jié)構(gòu)是分離的。此外，研究人員還利用氣體交換數(shù)據(jù)表明，碳平衡的不對稱性在進化過程中不同的地衣共生體中普遍存在。以碳平衡不對稱為例，他們?yōu)楣采�體中生理不對稱的廣泛重要性提供了證據(jù)。

Structural basis for an early stage of the photosystem Ⅱ repair cycle in Chlamydomonas reinhardtii (Nature Communications, IF=14.7)

光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)利用光能催化水氧化裂解和質(zhì)體醌還原。在高光照條件下，它極易受到光損傷，受損的PSⅡ需要通過稱為PSⅡ修復(fù)循環(huán)(PSII repair cycle)的過程進行修復(fù)。PSⅡ修復(fù)循環(huán)是一個多步驟的復(fù)雜過程，其中包括：(i)PSⅡ核心亞基的可逆磷酸化；(ii)PSⅡ核心的單聚體化和從基粒垛疊區(qū)到基質(zhì)區(qū)的橫向遷移；(iii)PSⅡ的部分解體；(iv)受損D1的蛋白水解降解；(v) 用新的拷貝替換受損的D1蛋白；(vi) PSⅡ單聚體的重新組裝和遷移回基粒垛疊區(qū)進行二聚化和超復(fù)合物組裝。即便如此，PSII修復(fù)過程的詳細分子機制仍然難以捉摸。

2024年6月18日，Nature Communications雜志在線發(fā)表中科院生物物理所柳振峰研究員實驗室和西湖大學李小波研究員實驗室聯(lián)合署名的標題為"Structural basis for an early stage of the photosystem Ⅱ repair cycle in Chlamydomonas reinhardtii"的研究論文。文章對綠藻萊茵衣藻PSⅡ修復(fù)循環(huán)的早期階段進行了詳細的結(jié)構(gòu)和生化分析，突破性的報告了一個PSⅡ修復(fù)中間復(fù)合物的生物化學特性和結(jié)構(gòu)特征。這一發(fā)現(xiàn)不僅加深了我們對光合機構(gòu)修復(fù)過程的了解，還為提高作物對光誘導(dǎo)脅迫的修復(fù)和適應(yīng)能力指明了潛在的改良方向和策略。
為了捕捉PSII修復(fù)過程的中間復(fù)合物，研究人員使用了遺傳和生化結(jié)合的方法。研究人員利用CRISPR-Cas9生成了特定PSII修復(fù)相關(guān)因子敲除的突變體。然后在強光條件下培養(yǎng)這些突變體，誘導(dǎo)光損傷并分離出PSII修復(fù)復(fù)合物。采用蔗糖密度梯度超速離心法分離光合復(fù)合物，從而確定了含有修復(fù)中間體的PSⅡ-M 部分。利用單顆粒低溫電子顯微鏡(cryo-EM)對這些復(fù)合物進行了結(jié)構(gòu)表征，從而對 PSⅡ修復(fù)過程中的分子相互作用有了高分辨率的了解。
研究發(fā)現(xiàn)，該復(fù)合物可能停滯在萊茵衣藻PSⅡ修復(fù)過程的早期階段。該復(fù)合體包含三個與受損的PSⅡ核心相關(guān)的蛋白因子，即類囊體富集因子14(TEF14)、光系統(tǒng)Ⅱ修復(fù)因子1(PRF1)和光系統(tǒng)Ⅱ修復(fù)因子2(PRF2)。TEF14、PRF1和PRF2可分別促進錳穩(wěn)定蛋白PsbO的釋放、外圍采光復(fù)合物與PSⅡ的解體以及QB位點的阻斷。其中TEF14與CP47的囊腔表面結(jié)合，促進了錳穩(wěn)定蛋白PsbO的釋放和受損 D1蛋白的降解；PRF1和PRF2則起到穩(wěn)定和保護PSⅡ的作用。TEF14與PSⅡ核心的相互作用是修復(fù)過程中的關(guān)鍵一步。通過與CP47在類囊體腔側(cè)面結(jié)合，TEF14促進了PsbO的解離，而PsbO是降解受損的D1蛋白質(zhì)所必需的。這種相互作用確保了受損成分的有效周轉(zhuǎn)，防止了功能失調(diào)的PSⅡ復(fù)合物的積累。PRF1和PRF2都是單通道跨膜蛋白，在修復(fù)過程中對穩(wěn)定PSⅡ復(fù)合物起著至關(guān)重要的作用。特別是PRF1，它與藍藻的Psb34和植物特有的MPH1在功能上有相似之處，這表明了它們在進化過程中的保守性。研究表明，這些蛋白有助于維持PSⅡ復(fù)合物的完整性，從而實現(xiàn)有效地修復(fù)和重新組裝。此外，還有一個α-生育酚醌分子位于細胞色素b559的血紅素基團附近，充當細胞色素b559的光保護電子受體，可能的作用是通過阻止活性氧的產(chǎn)生而發(fā)揮光保護作用。

本研究的發(fā)現(xiàn)對我們了解光合作用效率和植物恢復(fù)能力具有深遠影響。通過闡明TEF14、PRF1和PRF2在PSⅡ修復(fù)過程中的作用，研究人員可以探索增強作物修復(fù)機制的新策略，從而提高抗逆性和生產(chǎn)力。
Metabolomics and transcriptomics analysis revealed the response mechanism of alfalfa to combined cold and saline-alkali stress (The Plant Journal, IF=6.2)

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是世界上最重要的多年生豆科牧草之一，因其品質(zhì)好、蛋白含量高、生態(tài)適應(yīng)性廣等優(yōu)勢，被稱為“牧草之王”。全球土壤鹽堿化面積逐年擴大，低溫等極端天氣時常發(fā)生。苜蓿具有較強的抗旱、抗寒、抗鹽堿等特性，在中高緯度鹽堿地種植紫花苜蓿不僅可以開發(fā)利用鹽堿地、減緩?fù)寥利}堿化趨勢，還可以緩解其與糧食作物爭奪土地的矛盾。前人研究大多集中在苜蓿在單一寒冷或鹽堿脅迫下分析，缺乏對苜蓿在寒冷和鹽堿脅迫下的全面研究。因此，研究植物對低溫和鹽堿復(fù)合脅迫的響應(yīng)機制對提高農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)水平具有重要意義。

2024年6月29日，The Plant Journal雜志在線發(fā)表了哈爾濱師范大學郭長虹教授團隊題為“Metabolomics and transcriptomics analysis revealed the response mechanism of alfalfa to combined cold and saline-alkali stress”的研究論文，揭示了紫花苜蓿對低溫和鹽堿復(fù)合脅迫的響應(yīng)機制。在本研究中，Lei Liu等人利用多組學分析了兩種苜蓿(肇東[ZD]和藍月亮[BM])對冷和鹽堿脅迫的復(fù)雜響應(yīng)機制。結(jié)果表明，ZD比BM具有更強的承受綜合壓力的能力。兩個品種的三羧酸循環(huán)對聯(lián)合脅迫做出積極反應(yīng)，ZD積累了更多的糖、氨基酸和茉莉酸。兩個品種的類黃酮生物合成途徑基因表達量和類黃酮含量存在顯著差異。加權(quán)基因共表達網(wǎng)絡(luò)分析和基于RNA-Seq數(shù)據(jù)的共表達網(wǎng)絡(luò)分析表明MsMYB12基因可能通過調(diào)節(jié)類黃酮生物合成途徑來響應(yīng)組合脅迫。MsMYB12可以直接結(jié)合MsFLS13的啟動子并促進其表達。此外，MsFLS13過表達可以增強黃酮醇積累和抗氧化能力，從而提高綜合應(yīng)激耐受性。這些研究結(jié)果為提高苜蓿對寒冷和鹽堿聯(lián)合脅迫的抗性提供了新的見解，表明黃酮類化合物對于植物抵抗聯(lián)合脅迫至關(guān)重要，并為未來的育種計劃提供理論指導(dǎo)。

The adaptive mechanisms of the marine diatom Thalassiosira weissflogii to long‐term high CO2 and warming (The Plant Journal, IF=6.2)

眾所周知，溶解二氧化碳濃度的增加和海面溫度的上升(海洋變暖)可以對海洋浮游植物產(chǎn)生相互作用，但在長期進化規(guī)模上這種相互作用的最終分子機制相對尚未被探索。

2024年6月29日，The Plant Journal雜志在線發(fā)表了廣州大學金鵬老師課題組題為"The adaptive mechanisms of the marine diatom Thalassiosira weissflogii to long‐term high CO₂ and warming"的研究論文。在該研究中，Yunyue Zhou等人對適應(yīng)變暖和/或高二氧化碳條件約3.5年的海洋硅藻(Thalassiosira weissflogii)進行了轉(zhuǎn)錄組學和定量代謝組學分析以及生理特征分析。研究發(fā)現(xiàn)，長期變暖對基因表達的影響比二氧化碳濃度升高的影響更明顯，從而導(dǎo)致更多的差異表達基因(DEG)。在適應(yīng)變暖+高二氧化碳的人群中觀察到最大數(shù)量的DEG，表明這些因素之間存在潛在的協(xié)同相互作用。研究人員進一步確定了DEG發(fā)揮作用的代謝途徑以及豐度顯著變化的代謝物。他們發(fā)現(xiàn)，核糖體生物合成相關(guān)途徑被上調(diào)，以滿足變暖或變暖與高二氧化碳相結(jié)合后增加的物質(zhì)和能量需求。這導(dǎo)致能量代謝途徑的上調(diào)，例如糖酵解、光呼吸、三羧酸循環(huán)和氧化戊糖磷酸途徑以及相關(guān)代謝物。這些代謝變化有助于補償光化學效率和光合作用的降低。本研究強調(diào)核糖體生物合成的上調(diào)在促進浮游植物適應(yīng)全球海洋變化方面發(fā)揮著重要作用，并闡明了全球變化背景下變暖和高二氧化碳對海洋浮游植物適應(yīng)的相互作用影響。

Sexually dimorphic acetyl‐CoA biosynthesis and utilization in response to drought and exogenous acetic acid (The Plant Journal, IF=6.2)

柳樹是一種非常常見的河道綠化樹種，但是你知道嗎？與雄性柳樹相比，雌性柳樹表現(xiàn)出更強的耐旱性，并且更多地受益于外源乙酸(AA)提高的耐旱性。然而，驅(qū)動這些性別特異性反應(yīng)的潛在機制仍不清楚。

2024年6月30日，The Plant Journal雜志在線發(fā)表了四川大學生科院張勝教授課題組題為"Sexually dimorphic acetyl‐CoA biosynthesis and utilization in response to drought and exogenous acetic acid"的研究論文。在本研究中，研究人員為了全面研究柳樹對干旱和外源 AA的性二態(tài)性響應(yīng)機制，對暴露于干旱和AA干旱處理的雌性和雄性桃金娘柳進行了生理、蛋白質(zhì)組、賴氨酸乙酰蛋白質(zhì)組和轉(zhuǎn)基因分析，重點關(guān)注蛋白質(zhì)豐度和賴氨酸乙酰化 (LysAc)變化。耐旱雌性遭受干旱引起的光合作用和氧化損傷較少，并且不會像對干旱敏感的雄性那樣強烈激活A(yù)A和乙酰輔酶A生物合成、TCA循環(huán)、脂肪酸代謝和茉莉酸信號傳導(dǎo)。外源性AA會導(dǎo)致男性內(nèi)源性 AA 過度積累，并抑制乙酰輔酶 A 的生物合成和利用。然而，外源AA極大地增強了乙酰輔酶A的生物合成和利用，并進一步增強了雌性的抗旱性能，這可能決定了AA比雄性更能提高雌性的耐旱性。有趣的是，乙酰輔酶A合成酶(ACS)的過度表達可以重新編程脂肪酸，增加LysAc水平，并提高耐旱性，這凸顯了ACS衍生的乙酰輔酶A在干旱反應(yīng)中的參與。此外，干旱和外源AA誘導(dǎo)柳樹中與組蛋白、轉(zhuǎn)錄因子和代謝酶相關(guān)的性二態(tài)性LysAc。特別是，外源AA可以通過降低LysAc水平和增加光合蛋白的豐度來極大地提高S. myrtillacea雄性的光合能力。雖然糖酵解、TCA循環(huán)和脂肪酸生物合成中的過度乙�；�可能作為負反饋，以適應(yīng)干旱脅迫的雄性和施用AA的雌性的乙酰輔酶A生物合成和利用。因此，乙酰輔酶A的生物合成和利用決定了桃金娘對干旱和外源AA的性二態(tài)性反應(yīng)。

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6. Li, A., et al. (2024). "Structural basis for an early stage of the photosystem II repair cycle in Chlamydomonas reinhardtii." Nature communications 15(1): 5211.

7. Liu, L., et al. (2024). "Metabolomics and transcriptomics analysis revealed the response mechanism of alfalfa to combined cold and saline-alkali stress." The Plant Journal n/a(n/a).

8. Zhou, Y., et al. (2024). "The adaptive mechanisms of the marine diatom Thalassiosira weissflogii to long-term high CO2 and warming." The Plant Journal n/a(n/a).

9. Xia, L., et al. (2024). "Sexually dimorphic acetyl-CoA biosynthesis and utilization in response to drought and exogenous acetic acid." The Plant Journal n/a(n/a).

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