植物行固着生活，环境温度是影响植物生长发育的重要因素。暴露在极端温度（低温和高温）下，植物生长、作物产量乃至植物地理分布都将受到严重影响。因此，解析植物响应温度胁迫的分子机制有助于深入理解植物-环境互作的模式，为提高作物耐受性提供理论基础和基因资源。
近日，我院青年教师黄骊群博士以第一作者、湖南师范大学为第一单位，在植物学国际Top期刊《New Phytologist》（中科院一区，五年IF 10.2）在线发表了与中山大学姚楠研究组合作的最新研究成果“Jasmonate pathway regulates sphingolipid desaturationduring cold stress”。
鞘脂是细胞膜和内膜系统的主要脂质成分，在植物细胞膜总脂质中大约占比40%，与维持质膜完整性和离子渗透性密切相关。并且，鞘脂作为信号分子参与调控细胞的生长发育以及对生物胁迫、非生物胁迫的应答过程。长链基团LCB是鞘脂的特征性结构，其从头合成与修饰反应对于维持细胞活性、帮助植物适应逆境具有突出意义。前人研究表明，LCB代谢相关基因参与对低温胁迫的响应，但是分子机制尚不清楚。
该研究发现鞘脂LCB不饱和水平在低温下被诱导提高，并且这一过程部分依赖于植物耐逆关键激素茉莉素的信号转导。低温促进拟南芥LCB∆8去饱和酶编码基因SLD1的表达，SLD1基因功能缺失影响低温下质膜流动性的维持和细胞叶绿体功能，表现出对低温敏感的表型，而SLD1过表达则提高了植物对低温胁迫的耐受性，说明SLD1介导的鞘脂去饱和对植物耐寒具有正调控作用。SLD1突变体对外源茉莉素处理敏感性降低，而SLD1过表达植株对茉莉素更加敏感，暗示鞘脂代谢酶SLD1与茉莉素途径相关。本研究发现，低温下SLD1基因的转录在茉莉素途径突变体中被抑制。茉莉素下游关键转录因子MYC2直接靶向SLD1的启动子区域，促进低温下该基因的表达。该研究表明，茉莉素通过其信号转导途径和关键转录因子靶向SLD1基因启动子进行转录调控，以实现低温下细胞鞘脂的动态重塑和质膜功能调节，研究深入分析了激素-鞘脂代谢调控网络帮助植物应对温度胁迫的机理（图1）。
该研究报道了茉莉素途径通过调控低温下拟南芥鞘脂去饱和过程从而维持细胞膜的流动性和功能，进而提高植物耐寒性的机制。黄骊群老师、在读博士生Aafia Iqbal和中山大学博士生杨畅为共同第一作者，李东屏教授和姚楠教授为共同通讯作者。
图1 低温下茉莉素调控鞘脂代谢的工作模式图
此外，黄骊群/李东屏研究团队还在植物学国际权威杂志《Plant Science》（中科院二区，五年IF4.9）发表了题为“Role of jasmonates in plant response to temperature stress”的综述论文。
茉莉素是一类脂质激素，在植物防御腐生型病原菌和植食性昆虫中发挥重要调控作用。近年的研究发现，茉莉素还参与植物对非生物胁迫的响应，如温度胁迫。茉莉素的生物合成和信号传导途径与植物对高温和低温的响应过程密不可分。外源施用茉莉素可提高植物的耐寒和耐热性，并减少水果和蔬菜在冷藏过程中的冷损伤。该文总结了在温度胁迫条件下，茉莉素途径与低温和高温关键响应因子的相互作用机制（图2）。并且，该文综述了低温和高温下茉莉素通路与初级（包括激素途径）和次级代谢途径的相互影响，描绘了温度变化下植物代谢网络的调控与功能模式。
该文全面总结了茉莉素的合成和信号转导途径，并概述了茉莉素在应对温度胁迫时的功能和机制进展。我院博士生Aafia Iqbal和中山大学鲍赫楠博士为共同第一作者，李东屏教授和黄骊群博士为共同通讯作者。
图2 茉莉素信号途径响应温度胁迫的调控机制
以上研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省教育厅基金和广东省热带亚热带植物资源重点实验室开放课题等项目的资助。
（文章链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70191；https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168945225000950）