2026年1月1日，化学与生物学工程技术国家级实验教学示范中心中心、湖北大学生命科学学院何玉池教授课题组在Plant Physiology杂志在线发表了题为“Evolution of phenolic conjugate incorporation in plant sporopollenin”的研究论文。该研究通过比较分析不同系统发育谱系植物孢粉素的化学特征及其生物合成途径，揭示了酚类化合物在进化过程中以系统发育顺序的方式被整合进孢粉素结构中。

孢粉素是一种结构复杂、理化稳定性极强的聚合物，是植物孢子和花粉外壁的主要组成成分，形成保护屏障，帮助雄性配子抵御多种环境胁迫。孢粉素由中长链脂肪酸与酚类化合物通过酯键、醚键等共价键交联形成。已有研究表明不同水平的酚类成分作为结构单元被整合进不同植物的孢粉素中，但孢粉素酚类组分的演化路径及其背后的生物合成与聚合机制是如何在演化过程中形成的，仍有待阐明。

图1. 不同植物孢粉素中酚类化合物组成的比较

该研究综合化学降解方法、核磁共振和气相色谱-质谱分析，发现11种具有系统发育代表性的绿色植物已经进化出以系统发育顺序将酚类化合物整合进孢粉素。维管植物的孢粉素中存在共价连接的酚类成分，包括对香豆酸酯（p-coumarate, p-CA）、阿魏酸酯（ferulate, FA）、对羟基苯甲酸酯（p-hydroxybenzoate, p-BA）、柚皮素（naringenin）、典型的木质单体对羟基苯基单元（p-hydroxyphenyl, H）和愈创木基单元（guaiacyl, G），而非维管植物中未检测到这些成分。系统进化分析表明，酚类前体的代谢关键酶在酚类物质整合进孢粉素之前就已在有胚植物中进化出来，表明相关代谢能力先于孢粉素酚类修饰的出现。负责将p-CA整合进孢粉素的保守多铜氧化酶SCULP1（Xu et al., 2023），与维管植物中孢粉素的香豆酰化共演化，这一协同演化机制可能促进了香豆酰化孢粉素在维管植物中的广泛存在。这些发现为理解孢粉素化学多样性与植物适应性之间的遗传关联提供了演化框架。

湖北大学生命科学学院何玉池教授为论文通讯作者；博士后徐磊为该论文第一作者兼共同通讯作者；研究生朱安美、鞠一凡和严圭参与该研究。该工作得到了国家自然科学基金、湖北省重点研发计划、中国博士后基金会和湖北省博士后等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf680