CGM第567期：玉兰花器官产热的新型能量代谢策略 —— 多底物协同供能驱动

开花生热对底物供应的高要求，驱动了多种来源的能量底物持续供应且协同运作，为花朵快速升温提供动力，进而为受精过程提供温暖微环境。然而，生热植物如何在短时间内精准调控底物供应和代谢途径以支持大规模能量和热量释放，仍存在诸多未解之谜。本研究以玉兰（Magnolia denudata）为材料，通过时间序列转录组、代谢物定量及线粒体喂养实验，揭示了生热过程中多源底物精妙的协同供应机制。转录组分析显示，生热阶段（S2），三羧酸（TCA）循环及氧化磷酸化相关基因显著上调，β-淀粉酶基因表达与酶活性升高，驱动淀粉快速水解为葡萄糖。糖酵解关键酶基因表达增强，促进丙酮酸生成。通过设计同位素底物标记的线粒体供能实验，揭示了多种来源的丙酮酸对呼吸的协同贡献。生热阶段，线粒体丙酮酸载体（MPC）介导的丙酮酸输入量以及NAD-苹果酸酶（NAD-ME）来源的丙酮酸通量较产热前阶段（S1）均增加，两者协同促进TCA 循环代谢流。靶向脂质代谢分析表明，在生热阶段，脂肪酸降解通路中63.6%的脂肪酸含量下降，同时三酰甘油脂肪酶（TGL）和脂肪酸β-氧化途径关键酶基因高表达，揭示脂肪酸分解供能。此外，丙氨酸氨基转移酶（AlaAT）及谷氨酸脱氢酶（GDH）相关基因表达增强，表明氨基酸代谢可能为生热提供额外底物。本研究阐明了糖、脂肪酸及氨基酸代谢在玉兰生热过程中的协同供能，为理解植物开花生热的代谢调控灵活性提供了新证据。