2026年6月18日，中国科学院遗传与发育生物学研究所/崖州湾国家实验室李家洋院士团队与合作者在国际著名期刊Cell在线发表题为Chloroplast Sunscreening by Protein Condensates Confers High Light Tolerance的研究论文。本研究系统阐明植物蛋白相变介导的新型光保护并增强光合作用的机制，是高光效研究领域的原创性理论成果；以主栽稻花香品种开展多年多点田间规模测产试验，证实该技术增产成效显著。因而，该项成果兼具重要学术价值与产业应用潜力。中科院遗传发育所副研究员邵宁、崖州湾国家实验室科研主管陈明江、徐宁（生物物理所）、遗传发育所助理研究员秦亚强和博士生赵骞为论文共同第一作者，遗传发育所邵宁副研究员、降雨强研究员、周政研究员（生物物理所）、遗传发育所/崖州湾国家实验室李家洋研究员为共同通讯作者。
光照和氧气是植物生存的必要条件，同时也会诱导活性氧生成，带来氧化胁迫。在田间环境中，作物频繁遭遇强光、高温、干旱等多重逆境。正午过量光照会促使叶绿体积累大量单线态氧，损伤类囊体与光合复合体，引发光抑制和光合午休，导致光合速率下降、产量受损。该生理现象是植物生理学领域延续百年的经典难题，在气候变暖趋势下影响愈发突出。植物现有光保护机制主要包括非光化学淬灭（NPQ）、抗氧化清除及光系统II（PSII）修复三条通路，但普遍能耗高、响应慢，难以从根本上抵御田间动态强光带来的伤害。
单线态氧兼具损伤毒性与信号调控双功能，是植物高光响应的核心信号分子，长期以来，植物如何精准感知单线态氧、快速启动光保护应答，是植物生理学领域超过百年悬而未决的关键科学问题。此前研究仅发现MBS1（METHYLENE BLUE SENSITIVITY1）参与单线态氧信号调控，但其感知机制与光保护作用始终未知。
该项研究依托核磁共振结构解析、超分辨显微观测、光学模拟与多年多点田间试验，跨领域系统阐明了MBS1的全新作用机制。强光胁迫下，MBS1通过锌指结构构象变化特异性感知单线态氧，并发生液液相分离（LLPS）和相变，在叶绿体外膜形成动态凝聚体。该类凝聚体可通过光学遮蔽作用削弱强光透射，从源头减少单线态氧积累，为叶绿体构筑天然动态防晒屏障。
该研究团队连续四年多地水稻田间试验证实，上调MBS1表达可有效缓解作物强光损伤、适配田间复杂强光环境，显著提升水稻高光适应性与产量。该研究首次揭示蛋白相分离介导的光学防护新机制，填补了植物单线态氧感知与前置光保护领域的理论空白，为培育气候适配、高光高产的新型作物种质提供了全新靶点与育种路径。该研究揭示了MBS1凝聚体介导的胞内“防晒”光保护新机制，不仅创新了植物光保护理论，也为气候变暖背景下，强光胁迫产区的水稻稳产增收提供了重要育种思路。
该成果具备多重重要价值。在理论层面，研究首次搭建起液液相分离与植物光物理调控的关联，针对叶绿体外膜凝聚体介导的自主光保护机制开展原创探索，为解析植物高光适应的分子机理开辟了全新研究视角。在技术层面，叶绿体凝聚体调控模块为作物光保护性状改良确定了可靠的分子靶点，拥有良好的应用前景。这套低能耗、运作高效的调控模式，实现了作物抗逆性与丰产性的协同提升，为选育优质作物品种提供了可行路径，对保障粮食安全具有重要现实意义。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.042
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