密歇根州立大学能源植物研究实验室传来重要科研成果，植物新发现途径有望助力农民在严酷、高光照压力地区种出更成功的作物。该成果由胡建平实验室博士后研究员蒋晓桐及其同事发表在《自然通讯》杂志上。

光呼吸作用与光合作用协同，当光合作用前体产生有害副产物时，光呼吸就如同“清洁队”。通常，光合作用主要酶Rubisco会生成糖，但它也是加氧酶，固定氧气时会产生对细胞有害的化学物质，此时光呼吸会将其加工成不易挥发物质以便在光合作用中重复使用。

蒋晓桐和同事发现，在压力条件下植物有不同应对方式。实验中，他们利用实验室培育的拟南芥突变体(缺乏产生关键光呼吸酶羟基丙酮酸还原酶1(HPR1)的能力)进行实验。在高光环境下，这些突变体植物生长速度远不及非突变植物。

为弄清其中缘由，研究小组逆向操作，在缺失HPR1基因基础上引入随机突变，观察哪些植物生长得到改善，进而确定能弥补HPR1酶缺陷的基因及所编码的酶。最终发现，破坏乙醛酸还原酶1(GLYR1)可激活涉及HPR1的相关HPR2的平行通路，即细胞质乙醛酸分流。

GLYR1通常将乙醛酸转化为乙醇酸，关闭时乙醛酸会积聚并转化为羟基丙酮酸，再由另一种酶转化为甘油酸，这两个酶促步骤与主要光呼吸过程类似，但分流发生在细胞胞质溶胶，主要光呼吸途径类似步骤发生在过氧化物酶体。蒋晓桐将这种分流比作高速公路绕行，为细胞毒性化学物质提供了新路径。

该论文合著者阿曼达·科尼格表示，此研究重要结论是光呼吸非常灵活，当主要途径受损时，补充途径可处理细胞毒素。这种平行途径潜力巨大，有望提高能源效率和作物产量，且不损害植物对压力条件的适应能力。

尽管目前研究小组仅针对高光照条件展开研究，但蒋晓桐称该途径在其他压力情况下也可能发挥作用，具体有待未来进一步确定。

更多信息： Xiaotong Jiang 等，《拟南芥细胞浆乙醛酸旁路补充了典型的光呼吸途径》，《自然通讯》(2025)。