研究揭示被子植物高海拔生存机制

英国诺丁汉大学Michael J. Holdsworth研究小组揭示了被子植物适应海拔的氧气传感机制。该研究成果近日发表于《自然》。

研究人员探究了海拔和氧气感应与叶绿素生物合成（需要分子氧）和缺氧相关基因表达之间的关系。研究发现，在被子植物的黄化幼苗中，光毒性叶绿素前体原叶绿素的稳态水平受到大气氧浓度传感的影响。在拟南芥中，这是由植物半胱氨酸氧化酶（PCO） N-degron途径底物第VII组乙烯反应因子转录因子（ERFVII）所介导。ERFVIIs正向调节FLU的表达，它抑制叶绿素生物合成的第一个关键步骤，与受ERFVIIs负调节的四吡咯合成酶形成失活复合物，从而抑制原叶绿素合成。

在不同被子植物进化枝的自然种群中，研究发现原叶绿素的稳态水平、失活复合物成分和缺氧相关基因的表达依赖于氧气的海拔高度分布。最后，通过对比不同海拔的拟南芥种质，它们表现出依赖于海拔的ERFVII活性和积累。因此，该研究通过改变氧传感系统的敏感性确定了植物适应绝对高度的遗传机制。

研究人员表示，开花植物（被子植物）可以在极端的海拔高度生长，并且已观察到有被子植物可以在海拔6400米生长；然而，植物适应海拔高度的分子机制尚不清楚。海拔升高的一个显著特征是氧气分压的降低。