蓖麻是一种热带起源的油料作物，能够在极端高温（40℃）的条件下生长，为植物耐热机制研究提供了理想的体系。植物已经进化出多种生理、遗传和表观机制响应热胁迫，然而对于脂质重塑在热胁迫中的作用及其分子机制尚不十分清楚。
中国科学院昆明植物研究所“种子分子遗传”专题攻关组围绕这一科学问题，利用脂质组学和转录组学联合分析，深入解析蓖麻幼苗在热胁迫下脂质重塑的分子基础。研究发现，在蓖麻幼苗中共检测到297种脂质化合物，其中54种脂质分子在热胁迫下发生变化。其中，多不饱和三酰甘油（如TAG54:6、TAG54:7、TAG54:8、TAG54:9）和二酰甘油（DAG36:6）显著增加，而多不饱和甘油糖脂MGDG（MGDG34:3）在热胁迫下显著降低。当高温环境解除后，这些脂质分子恢复到正常水平。亚细胞定位结果表明，热胁迫诱导的TAGs主要储藏在胞质中。转录组分析显示，用于TAG合成的多不饱和脂肪酸并非来自从头合成，而是主要来源于MGDG的脂肪酸水解，随后通过二酰甘油酰基转移酶 (DGAT) 酯化为TAG。
已有的大量研究发现，叶绿体膜脂不饱和度的急剧下降是对热胁迫响应的保守机制，然而对于叶绿体膜脂是如何发生重塑的分子机制尚不清楚。该研究表明，热胁迫会导致叶绿体膜甘油糖脂的快速水解，从而释放出多不饱和脂肪酸，但这些自由脂肪酸对细胞具有毒害作用，而中性油脂TAGs的大量合成能够极大地回收脂质重塑过程中产生的自由脂肪酸，从而整体上稳定了膜的稳定性。当热胁迫解除后，TAGs将发生水解，将自由脂肪酸返还给叶绿体膜甘油糖脂。该研究为理解脂质重塑在植物适应热胁迫中的作用提供了新的认识。
相关研究成果以Integrated lipidomic and transcriptomic analysis reveals triacylglycerol accumulation in castor bean seedlings under heat stress为题，发表在Industrial crops and products上。研究得到国家自然科学基金、中科院青年创新促进会等支持。
油体在蓖麻原生质体中脂滴的定位。CK：正常生长的幼苗、HS：热胁迫处理的幼苗（45℃，12小时）、RHS：热胁迫后恢复的幼苗（45℃，12小时）
蓖麻幼苗热胁迫下脂质重塑和代谢相关基因的表达
来源：中国科学院昆明植物研究所
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