近日，四川农业大学水稻研究所钦鹏、李仕贵团队联合中国科学技术大学生命科学与医学部向成斌、孙林峰团队，在《自然》（Nature）发表题为“Heat-triggered phospholipid flipping stabilizes plasma membrane fluidity（热触发的磷脂翻转稳定质膜流动性）”的研究论文。该研究揭示了水稻通过磷脂翻转快速稳定细胞质膜流动性的新机制，为作物耐热分子设计育种提供了新的理论依据和优异基因资源。
细胞质膜是植物细胞与外界环境直接接触的重要界面，其物理状态对温度变化十分敏感。温度升高会增强膜脂分子的运动性，导致质膜过度流动化，进而破坏膜完整性，引发离子渗漏、细胞死亡和生长受损。长期以来，人们普遍认为植物主要通过调节膜脂组成、改变脂肪酸饱和程度等方式适应高温，但这类过程通常依赖转录调控和代谢重编程，难以解释植物细胞如何在急性高温发生后快速稳定质膜。
研究团队从水稻热敏突变体筛选入手，鉴定到一个在高温胁迫下存活率显著下降的突变体hot1，并证明其高温敏感表型由编码P4-ATPase的OsALA5基因突变所导致。进一步研究发现，OsALA5定位于质膜，并与β亚基OsALIS2形成功能复合体。OsALA5功能缺失会显著降低水稻耐热性，而提高OsALA5表达则可增强水稻在高温条件下的存活能力和农艺表现。该研究发现，高温并不是简单增强OsALA5-OsALIS2对所有磷脂分子的转运，而是选择性促进饱和磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine, PC)向质膜胞质侧翻转。通过膜双层分辨脂质组学、酵母转运实验、人工脂质体重构和质膜流动性检测等多种手段，研究证明OsALA5-OsALIS2可在高温条件下快速改变底物偏好，促进饱和PC在质膜双层中的空间重分布，从而缓冲高温诱导的质膜过度流动化，减轻膜损伤并增强水稻耐热性。
更重要的是，该研究将基础机制与水稻耐热育种联系起来。研究团队从2236份亚洲栽培稻资源中挖掘到OsALA5稀有优异单倍型Hap7，其近等基因系在2024和2025年成都、重庆、长沙三地田间试验中，表现出良好的高温下稳产能力，尤其是在高温胁迫最强的长沙，其结实率分别提高47.19%和61.59%，显示出良好的育种利用潜力。
该研究提出了植物高温适应的新视角：植物细胞不仅可以通过较慢的膜脂组成重塑来适应高温，也可以通过调控脂质在质膜双层中的空间分布，实现快速、本地的质膜保护。这一发现拓展了人们对质膜脂质不对称性动态调控功能的认识，也为培育耐热稳产作物提供了新的理论依据、分子靶标和优异等位基因。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10726-x
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