华中农业大学番茄团队揭示线粒体脂肪酸合成途径对植物发育和环境响应的重要作用
植物细胞中有两条脂肪酸从头合成途径：质体脂肪酸合成途径（ptFAS）和线粒体脂肪酸合成途径（mtFAS）。其中，ptFAS合成的脂肪酸占植物细胞脂肪酸来源的绝大部分，用于加工成各类功能脂质。mtFAS合成的脂肪酸极少，也少有相关研究。不过，从动物、微生物和拟南芥的少量研究来看，mtFAS可能是一条被低估的重要代谢路径。
近日，华中农业大学番茄团队欧阳波教授实验室在Plant Physiology发表了题为”Critical Roles of Mitochondrial Fatty Acid Synthesis in Tomato Development and Environmental Response”的研究论文，揭示了线粒体脂肪酸合成途径在番茄发育中的重要作用。
该研究鉴定了一个植株矮化、腋芽增生、叶片卷曲发黄的番茄自发突变体fern-like，通过遗传定位确定该突变体由一个编码MaoC-脱水酶的基因SlFERN发生单碱基替换导致，FERN参与mtFAS碳链延伸的核心步骤。fern-like的表型受到光强、二氧化碳以及活性氧影响。mtFAS产生的辛酸能在线粒体中转化为硫辛酸，为参与光呼吸的甘氨酸脱羧酶复合体（GDC）提供辅因子，因此FERN影响了光呼吸过程。但fern-like与典型的光呼吸突变体表型差异明显，通过对番茄叶片以及线粒体和叶绿体的脂质组分析，发现突变体的线粒体膜脂及其他相关脂质的构成发生了明显改变，暗示mtFAS在线粒体脂质构成上也发挥重要作用。
综上，该研究首次在番茄中通过正向遗传学手段鉴定到线粒体脂肪酸合成的基因突变，并发现mtFAS除了参与光呼吸外还可能通过影响线粒体膜脂参与植株发育调控。
图1. mtFAS途径示意图
华中农业大学番茄团队周玉红博士为该论文的第一作者，欧阳波教授和郭亮教授为通讯作者。本研究受到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、大宗蔬菜产业技术体系和湖北省自然科学基金创新群体项目的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiac255
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