Plant Cell | 南京林業大學葉亞進團隊揭示楊樹脂滴新功能

近日，南京林業大學曹福亮院士團隊葉亞進教授課題組在The Plant Cell上發表了題為The breakdown of Lipid droplets by SDP1 Triacylglycerol Lipase contributes to cuticle assembly in Poplar的研究論文。該研究通過以楊樹為研究對象，率先揭示了植物脂滴（Lipid Droplets, LDs）除了作為能量儲備外，還在抵御干旱過程中直接參與植物表皮角質層（Cuticle）的構建，為提高林木的抗旱性提供了新的代謝工程思路。

長期以來，脂肪滴通常被認為是植物細胞中存儲能量的“油庫”，通過SDP1脂肪酶分解產生的游離脂肪酸，一般會進入過氧化物酶體（通過PXA1轉運蛋白）進行β-氧化，為種子萌發或生長提供動力。然而，該研究通過在基因編輯創制了楊樹sdp1及pxa1的敲除突變體，通過脂質代謝分析發現，源自脂肪滴的脂肪酸在木本植物中除了發揮能力供應的功能外，還有另一個重要去向：參與構建植物表皮層的角質（Cutin）和蠟質（Wax）。

當敲除楊樹中的SDP1基因后，脂肪滴無法被有效分解，導致葉片表皮變薄、角質含量下降，植物對干旱極度敏感。有趣的是，如果阻斷PXA1（即將脂肪酸進入“燃燒中心”的通路切斷），脂肪酸就會被迫“分流”去合成表皮，從而使表皮變厚，顯著增強楊樹的抗旱能力。研究進一步鎖定了一個關鍵的轉錄因子—ABI5。它像是一個精準的“調度員”，在干旱脅迫下被激活：激活SDP1：增加脂肪滴的分解，釋放更多脂肪酸“原料”；抑制PXA1：減少脂肪酸進入β-氧化路徑被消耗掉。通過這種“雙重調節”，ABI5成功將有限的脂肪酸資源優先撥給了“防御工事”——表皮層的加固。實驗證實，過表達ABI5的楊樹表皮角質含量顯著增加，水分利用效率提高，在干旱條件下表現出極強的生存能力 。

綜上，該研究打破了以往認為脂滴主要用于能量供應的傳統認知，提出了脂肪滴穩態與結構脂質組裝之間的新關聯模型。這不僅深化了我們對木本植物代謝流向分配機制的理解，也為未來通過分子育種技術培育高抗旱、高適應性的造林樹種提供了關鍵的靶點基因。

南京林業大學為該研究唯一完成單位，葉亞進教授為論文通訊作者，周莉娟副教授、碩士研究生徐瑩瑩、曹芮、李金成為共同第一作者。研究工作得到了生物育種相關項目及國家自然科學基金的資助。課題組長期從事植物油脂代謝及免疫調控相關研究，長期招聘博士后及副教授以上人才。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koag083