自然杂志 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (5): 373-380.doi: 10.3969/j.issn.0253-9608.2025.02.011
陈枭,薛景石,杨仲南
CHEN Xiao, XUE Jingshi, YANG Zhongnan
摘要: 孢粉素是一种生物高聚物,被认为是地球上最稳定的有机物之一。作为陆生植物孢子和花粉细胞壁的主要成分,孢粉 素在植物从水生环境向陆地环境演化过程中扮演了关键角色。它通过独特的化学稳定性,增强了花粉和孢子细胞壁的抵抗能 力,从而帮助植物适应陆地上的各种胁迫,如高温、干旱和紫外辐射等。尽管孢粉素在植物生殖过程中发挥着至关重要的保 护作用,但其高稳定性一直成为解析其化学成分的重大挑战。然而,通过一系列结构、化学和遗传实验,研究人员在揭示这 种生物聚合物的分子结构及其合成机制方面取得显著进展。科学家们利用基因定位技术,解析了参与孢粉素生物合成的途 径,包括脂肪酸途径、苯丙烷途径和黄酮途径,这些途径在陆生植物中表现出相当的保守性。通过化学溶解方法结合核磁共 振和质谱技术最近解析了孢粉素的核心结构——苯丙烷衍生物通过碳-碳键交叉偶联形成聚合物,而羟基脂肪酸通过交联这 些聚合物,构成孢粉素的核心结构。这些新发现不仅为理解植物如何在陆地环境中应对胁迫的生殖机制提供了基础,也开启 了利用这种丰富且稳定性极高的生物材料的新途径。