在国家自然科学基金、广东省科技计划等项目资助下，中国科学院华南植物园研究员邓书林团队系统解析了桃金娘适应铝胁迫并实现铝促生长的双重分子调控机制。近日，相关成果发表于《植物生理》（Plant Physiology）。

酸性土壤作为全球分布最为广泛的耕地土壤类型之一，其面积占全球潜在耕地总量的50%以上，在我国南方地区更是农业生产的核心土壤基质。然而，酸性土壤中会释放出大量可溶性铝离子，这些铝离子极易对植物根系造成损伤，成为限制作物生长发育的关键非生物胁迫因子。值得关注的是，自然界中部分植物演化出了独特的铝适应策略，其中泛热带亚热带分布的桃金娘科植物普遍对酸铝环境具有良好的适应性，该科代表物种桃金娘便是典型例子。

桃金娘不仅是酸性土壤的指示物种，还是我国南方退化生态系统的先锋树种。它具备独特的“化害为利”能力，不仅能在高铝胁迫环境中正常生长，还可利用低浓度铝离子促进自身发育。这一特殊现象背后的分子机制，长期以来一直是学界关注的焦点。

邓书林研究团队围绕桃金娘响应铝胁迫的核心通路展开了深入探究。研究发现，铝激活苹果酸转运蛋白（ALMT）家族中的两个关键基因——RtALMT11与RtALMT18，存在显著的功能分化特征，这一发现为解析植物铝适应的复杂调控网络提供了全新视角。

从系统生物学层面来看，ALMT基因家族通过功能分化实现了对植物铝响应过程的精细调控。具体而言，RtALMT11介导经典的铝诱导型防御响应，它通过分泌苹果酸螯合根际铝离子，从而降低铝离子对植物的毒害作用，这属于被动抵御铝胁迫的策略。而RtALMT18则演化出低铝诱导的类组成型表达特性，它不仅参与调控细胞壁胼胝质合成，还能协同调控植物生长信号通路，兼具“耐铝胁迫”与“促进生长”的双重功能，代表了一种主动适应铝环境的进化方向。这种功能分化模式使得桃金娘能够精准应对不同浓度的铝离子环境：在低铝条件下，RtALMT18发挥作用，促进植物生长增效；在高铝胁迫下，RtALMT11启动防御机制，保障植物自保，最终实现了桃金娘对酸性土壤生境的完美适应。

该研究拓展了植物铝毒耐受与铝促生长的分子理论体系，为植物逆境适应的进化生物学研究提供了新的理论框架；揭示了ALMT基因家族功能分化的具体机制，为该基因家族的功能演化研究开辟了全新方向；桃金娘中兼具耐铝与促生功能的关键基因RtALMT18，为作物分子育种提供了优质的基因资源。此外，该研究成果为桃金娘应用于酸性土壤的生态修复提供了重要的理论依据与技术支撑。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf655