熱脅迫是植物面臨的最具挑戰性的環境脅迫之一。熱脅迫已經對物種分布、全球作物產量造成了嚴重的威脅，因此，研究植物的耐熱機制具有重要的價值和科學意義。蓖麻是一種熱帶起源的油料作物，能夠在極端高溫（40 ℃）的條件下生長，為植物耐熱機制研究提供了理想的體系。植物已經進化出多種生理、遺傳和表觀機制響應熱脅迫，然而對于脂質重塑在熱脅迫中的作用及其分子機制尚不十分清楚。

　　中國科學院昆明植物研究所“種子分子遺傳”專題攻關組，圍繞這一科學問題，利用脂質組學和轉錄組學聯合分析，深入系統地解析了蓖麻幼苗在熱脅迫下脂質重塑的分子基礎。研究結果發現，在蓖麻幼苗中共檢測到297種脂質化合物，其中54種脂質分子在熱脅迫下發生了變化。其中，多不飽和三酰甘油（如TAG54：6、TAG54:7、TAG54:8、TAG54:9）和二酰甘油（DAG36:6）顯著增加，而多不飽和甘油糖脂MGDG（MGDG34:3）在熱脅迫下顯著降低。當高溫環境解除后，這些脂質分子恢復到正常水平。亞細胞定位結果表明熱脅迫誘導的TAGs主要儲藏在胞質中（如圖1）。轉錄組分析顯示，用于TAG合成的多不飽和脂肪酸并非來自從頭合成，而是主要來源于MGDG的脂肪酸水解，隨后通過二酰甘油?；D移酶 (DGAT) 酯化為TAG（如圖2）。大量研究表明，葉綠體膜脂不飽和度的急劇下降是對熱脅迫響應的保守機制，然而，對于葉綠體膜脂是如何發生重塑的分子機制尚不清楚。該研究表明，熱脅迫會導致葉綠體膜甘油糖脂的快速水解，從而釋放出多不飽和脂肪酸，然而這些自由脂肪酸對細胞具有毒害作用，而中性油脂TAGs的大量合成能夠極大地回收脂質重塑過程中產生的自由脂肪酸，從而整體上穩定了膜的穩定性。當熱脅迫解除后，TAGs將發生水解，將自由脂肪酸返還給葉綠體膜甘油糖脂。該研究為理解脂質重塑在植物適應熱脅迫中的作用提供了新的認識。 

　　相關研究成果以“Integrated lipidomic and transcriptomic analysis reveals triacylglycerol accumulation in castor bean seedlings under heat stress”為題發表在SCI期刊Industrial crops and products。昆明植物研究所與西北大學官方聯合培養碩士研究生張嚴予為論文第一作者，徐偉副研究員為論文的通訊作者。研究得到國家自然科學基金（31970341）、中國科學院青年促進會（2020389）等項目的支持。 

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圖1.  油體在蓖麻原生質體中脂滴的定位。CK，正常生長的幼苗；HS，熱脅迫處理的幼苗（45 ℃，12小時）；RHS，熱脅迫后恢復的幼苗（45 ℃，12小時） 

圖2. 蓖麻幼苗熱脅迫下脂質重塑和代謝相關基因的表達