华中农业大学油菜团队揭示植物缺磷胁迫期间膜脂重塑代谢通路及其调控机制

华中农业大学油菜团队与崖州湾国家实验室、美国密苏里大学圣路易斯分校、唐纳德丹佛植物学中心联合鉴定到将鞘磷脂转化为鞘糖脂的关键合成酶，并揭示了鞘脂重塑在植物响应磷酸盐缺乏过程中的关键作用及其上游调控机制。这些发现增进了对磷酸盐缺乏条件下膜脂重塑的理解，并提供了提高植物磷酸盐利用效率新的遗传资源。鞘脂是质膜中重要且丰富的脂质，其稳态在植物生长、发育和应激反应中起着关键作用。先前研究发现，在磷酸盐饥饿条件下鞘磷脂水平会显著下降而鞘糖脂则上升，缺磷诱导表达的非特异性磷脂酶C4（Nonspecific phospholipase C4，NPC4）介导鞘磷脂重塑的第一步。研究者进一步发现磷酸盐缺乏诱导了介导葡萄糖基神经酰胺合成的Glucosylceramide synthase（GCS）的表达。GCS表达的下调严重影响了鞘脂稳态，并阻碍了植物在磷酸盐饥饿条件下的生长，而GCS的过表达则促进了鞘脂重塑以维持植物生长。此外，还发现磷酸饥饿响应关键调节因子PHOSPHATE STARVATION RESPONSE1（PHR1）直接介导NPC4和GCS的表达，从而调控缺磷胁迫期间鞘磷脂到鞘糖脂的转化，以使植物适应缺磷胁迫维持生长。相关研究成果发表于《Plant Cell》。