能量代謝對植物的生長髮育十分重要。在植物光合細胞中，葉綠體和線粒體是進行能量代謝相關氧化還原反應的重要場所。 在這些反應過程中，當氧氣被部分還原，產生活性氧時，活性氧信號途徑可以調控細胞代謝以應對氧化還原狀態的改變。在高溫高光等脅迫環境下，活性氧產生增多，活性氧信號途徑被進一步激活以調節細胞功能和抵抗環境脅迫。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所李家洋研究組長期致力於能量代謝調控葉綠體和線粒體活性氧產生與細胞死亡的研究，經過二十多年的研究，以擬南芥細胞死亡突變體mod1為基礎（Mou et al, 2000），通過系統解析mod1的抑制子，鑑定了一系列調控葉綠體—線粒體信息交流的關鍵基因（Wu et al, 2015; Zhao et al, 2018; Luo et al, 2019），揭示了蘋果酸循環途徑在葉綠體能量代謝與線粒體活性氧產生中發揮的重要作用。過剩的還原力通過蘋果酸循環途徑由葉綠體運輸至線粒體是線粒體產生活性氧的重要原因。同時，蘋果酸循環途徑也在植物應對脅迫環境中發揮重要作用。
近日，李家洋研究員受邀在植物學權威學術期刊Trends in Plant Science撰寫題為《Malate Circulation: Linking Chloroplast Metabolism to Mitochondrial ROS》的綜述文章(DOI:10.1016/j.tplants.2020.01.010)，對葉綠體能量代謝調控線粒體活性氧產生的機制進行了總結，對蘋果酸循環途徑對植物細胞能量代謝的調控作用進行了深入探討，提出了獨到的見解與未來重要的研究方向。
李家洋研究組的博士後趙豔楠和副研究員餘泓為該論文的共同第一作者，李家洋研究員、周儉民研究員和澳大利亞塔斯馬尼亞大學的Steven M. Smith教授為共同作者。本項工作得到國家自然科學基金委、高端外國專家項目、中國科學院國際訪問學者項目和中國博士後基金的資助。
圖: 葉綠體-線粒體的NAD依賴的蘋果酸循環途徑調控線粒體活性氧產生的分子機理
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