并产生可导致细胞死亡的有毒产物。慕尼黑的生物学家路德维希-马克西米利安斯大学(LMU)现在已经确定了减轻光应力影响的信号传导途径。

生物光合作用-将太阳辐射转化为化学能的过程-是由蓝细菌，藻类和植物进行的，对于维持地球上的动物生命至关重要。在植物中，光合作用发生在叶片中发现的称为叶绿体的特殊细胞器中。叶绿体实际上是从光合细菌进化而来的，这些光合细菌作为共生体被掺入到有核细胞中。在进化过程中，它们带来的大多数基因都转移到了宿主的核中，但是现代的叶绿体仍然保留了一小部分对光合作用至关重要的基因。结果，植物中的光合作用要求细胞核和叶绿体之间广泛的信息交换。涉及的网络非常复杂，其许多组成部分仍有待确定。由拟南芥(Arabidopsis thaliana)作为模型系统，由Privatdozentin Tatjana Kleine博士领导的LMU生物学家现在已经表征了以前未知的信号传导途径，该途径对应激耐受性有重要贡献，并抑制了光诱导的程序性细胞死亡。该途径可潜在地用于改善作物植物的抗逆性。该研究发表在期刊上PNAS。

植物暴露于过高的光照水平下不可避免地会产生“活性氧”(ROS)，例如叶绿体中的“单氧”(1O2)。在高浓度时，ROS对细胞有毒，但它们也可作为激活对策的警报信号。克莱因说：“以前的研究表明，单线态氧起信号分子的作用，并触发应激反应，从而可能导致生长停止，甚至导致程序性细胞死亡。”“显而易见的下一步是鉴定参与1O2诱导的信号转导的蛋白质。”

在他们的实验中，Kleine及其同事利用了拟南芥的双突变体(flu ex1)。流感突变允许通过暴露于光以受控方式激活单线态氧的产生，而ex1突变则使称为EXECUTER1的基因失活。已知EXECUTER1蛋白是诱导程序性细胞死亡所必需的。因此，ex1突变允许单线态氧的浓度升高而不会触发细胞死亡。

为了确定与1O2依赖性信号传导有关的其他基因，研究小组再次对flu ex1菌株进行了突变，并筛选了恢复了对1O2的细胞死亡反应的突变体。该实验设计表明，一种名为SAFEGUARD1的蛋白质可保护双突变体免受单线态氧堆积的有害影响。“双重突变体中SAFE1基因的失活再次导致细胞死亡。最重要的是，这不是由于EXECUTER1的'修复'。因此，SAFE1基因必须编码一个独立的，以前未知的信号传导途径的组成部分，本身是由单线态氧诱导的。”新论文的主要作者王良胜解释说。值得注意的是，SAFE1的丧失与膜堆叠边缘的损伤相关(称为“颗粒”)，其中发生光驱动反应。因此，作者提出，在谷物边缘产生的1O2会激活一个独立于EXECUTER1的信号传递，而SAFE1通常通过保护谷物边缘免受损害来抑制这种途径。

在高光照下产生的所有类型的ROS中，单线态氧对光合作用最有害。SAFE1作为有效抑制单线态氧积累引起的胁迫反应的代表，是增强作物抗逆性的有希望的起点。克莱恩说：“也许这种蛋白质的过表达将使植物对在强烈阳光下产生的单线态氧的水平更具耐受性。”