2023年2月，英国学者Mareike Jezek在New Phytologist 发表了题为Why do plants blush when they are hungry?的论文，讨论了在养分胁迫下拟南芥叶片中花青素合成的功能和信号通路，强调了营养失衡会诱导花青素积累，并通过这些现象探究气候危机对作物生理特性的影响。

植物主要养分胁迫

氮缺乏症、磷缺乏症、镁缺乏症、硫缺乏症、硼缺乏症、铜缺乏症

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植物叶片在低温、强光或缺素等胁迫条件下会变成红色或紫色。在农业生产中，由于缺素引起的叶片变红通常被错误地归因于缺乏氮或磷。

图1.营养元素缺乏诱导叶片花青素积累

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该研究指出，由于缺素引起的叶片“脸红”现象发生在许多不同植物中，花青素合成已在多种植物上被证实与缺素症相关。

图2. 不同植物物种对各种养分胁迫的花青素响应列表

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植物叶片内花青素所具有的抗氧化和遮光特性可能给植物在养分胁迫下带来了最有力的适应性优势。同时研究表明在强光胁迫下，糖信号在诱导花青素合成中起重要作用，在氮和磷缺乏的情况下，花青素水平与可溶性糖浓度呈正相关。

图3.活性氧(ROS)和糖在花青素基因诱导合成途径中的信号 

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叶面花青素升高不是缺氮或缺磷的特异性症状，而不同营养素对于叶面花青素分布特征具有特异性影响。因此可以利用花青素在叶面的分布表现作为植物营养需求或缺乏的生物指标，但还需同时考虑个体营养缺乏之间存在器官和组织特异性差异，以便依此进行准确的植物缺素评估。

图4. 营养胁迫时诱导花青素合成的示意图

此研究揭示了糖积累和氧化应激是诱导花青素合成的实体信号，在营养失调下使植物出现“脸红”的现象，强调叶面紫化/红化可应用于绿色植物养分胁迫的诊断，提出了以花青素含量作为生物指标进行元素肥料施用的应用潜力。

原文链接：doi : 10.1111/nph.18833