Cell：广州中医药大学靳红磊/王宏斌团队揭示叶绿体如何平衡能量生产与抗逆性
近日，广州中医药大学靳红磊/王宏斌团队在国际顶级学术期刊《Cell》发表一项重磅研究，首次揭示了植物叶绿体在寒冷胁迫下的全新调控机制。一个名为RAF3/6的双激酶模块在植物感知低温后，能够精准协调叶绿体的功能重塑与核内防御响应，从而在能量生产与环境适应之间实现巧妙平衡。
图形摘要
叶绿体：不仅是光合作用工厂
叶绿体是植物特有的细胞器，被誉为“绿色工厂”，负责将光能转化为化学能。然而，长期以来，科学界对于叶绿体如何感知并响应环境胁迫，尤其是低温胁迫的分子机制知之甚少。在这项研究中，科研人员鉴定出RAF3/6——一类类似于快速加速纤维肉瘤（RAF）激酶的蛋白模块，它们在植物应对冷胁迫过程中扮演着关键角色。
冷信号传递的“外-内-外”通路
研究显示，在正常生长条件下，RAF3和RAF6分别定位于细胞质和细胞膜。但当植物遭遇低温胁迫时，这两种激酶会借助分子伴侣HSP70-1的帮助，被转运至叶绿体内部。
进入叶绿体后，RAF3/6迅速磷酸化光合系统II的关键组分——D1蛋白和LHCB1蛋白，促使它们在类囊体膜上的重新分布并最终被降解。这一过程有效抑制了光合活性，相当于为植物按下了“节能模式”开关，以避免低温环境下过度产生活性氧等有害物质。与此同时，RAF3/6还磷酸化了一种能够在叶绿体和细胞核之间穿梭的蛋白质WHY1，促进其向细胞核的积累，进而激活一系列与冷防御相关的基因表达。
这一完整的信号传导路径被研究者形象地称为“由外向内”的信号通路：从细胞质的冷感知出发，经由叶绿体功能重塑，最终抵达细胞核内的防御应答。
进化视角：纬度相关的适应性变异
尤为引人注目的是，研究团队发现RAF6基因存在一种与纬度显著相关的自然变异。这种单核苷酸多态性（SNP）影响了RAF6蛋白向叶绿体的输入效率，暗示这一机制可能在植物长期适应不同气候条件的过程中发挥了进化性作用。研究团队的发现揭示了一条冷诱导的外-内信号通路，它将细胞质的冷感知与叶绿体重塑以及核防御紧密连接起来，这一框架为我们理解植物如何在能量生产与逆境耐受之间取得平衡提供了全新的理论依据。
研究意义与未来展望
该研究不仅深化了我们对植物冷胁迫响应机制的理解，也为作物耐寒性改良提供了潜在的分子靶点。随着全球气候变化加剧，极端温度事件频发，解析植物如何在不同环境压力下维持生长与防御之间的微妙平衡，具有重要的基础研究价值和农业应用前景。
原文链接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(26)01014-7
原标题：《Cell 重磅研究！广州中医药大学靳红磊/王宏斌团队揭示叶绿体如何平衡能量生产与抗逆性》